Ricarda Winkelmann studierte an der Georg-August-Universität Göttingen Mathematik und Physik. 2012 wurde sie an der Universität Potsdam sowie am PIK promoviert, wo sie anschließend als Postdoktorandin forschte. Nach einem Forschungsaufenthalt an der Carnegie Institution for Science in Stanford übernahm sie 2015 am PIK und an der Universität Potsdam eine Juniorprofessur. Seit 2019 leitet sie am PIK die Arbeitsgruppe Ice Dynamics sowie das FutureLab für Erdsystem-Resilienz im Anthropozän und ist seit 2020 Professorin für Klimasystemanalyse am PIK und an der Universität Potsdam. Sie leitet ferner eine der Arbeitsgruppen der Earth Commission, einer internationalen Kommission, die die Belastungsgrenzen unseres Planeten im Hinblick auf den anthropogenen Klimawandel und den Verlust von Biodiversität untersucht.