Petite-fille de l'homme politique Fernand Chapsal, et fille de la couturière Marcelle Chaumont, première d'atelier de la maison de couture Vionnet, et de Robert Chapsal, conseiller référendaire à la Cour des comptes. Ses parents divorcent alors qu'elle a sept ans.
Les Servan-Schreiber se réfugient pendant la Seconde Guerre mondiale à Megève, alors en zone libre, où Jean-Jacques rencontre Madeleine alors qu'elle s'y remet d'une tuberculose.
Elle se marie avec Jean-Jacques Servan-Schreiber en 1947, participe à la création de L'Express avec lui et Françoise Giroud, puis divorce en 1960; elle est cependant toujours restée très proche de son ex-mari. En 1978, elle est renvoyée de L'Express par le rédacteur en chef,.
Madeleine Chapsal participe également à l'écriture de documentaires, notamment en collaboration avec Frédéric Rossif.
Elle a été membre du jury du prix Femina entre 1981 et 2006, avant d'en être exclue pour sa critique sur l'attribution des prix littéraires, en particulier sur l’attribution du prix Femina 2005, parue dans son Journal d'hier et d’aujourd’hui. Elle y regrette que les jurys des prix littéraires récompensent les livres en fonction de liens d'amitié avec l’éditeur ou l’auteur et considère que le prix Femina privilégie Gallimard. En 2008, elle a publié Apprendre à aimer (Fayard) préfacé par Julia Kristeva.
Madeleine Chapsal a publié en 2018 ses mémoires, Souvenirs involontaires, aux éditions Fayard.
Elle épouse le à l'âge de 93 ans Jean-Marc Vallet au Pouliguen.
Madeleine Chapsal à l'heure du thé, interview par Christian Chéry, Les Lettres françaises no984 du -, p.3
Distinctions
Décorations
Madeleine Chapsal est nommée chevalier dans l'ordre national du Mérite, promue au grade d'officier le , au grade de commandeur le au titre de «écrivain, journaliste», élevée à la dignité de grand officier le au titre de «écrivain, journaliste», puis élevée à la dignité de grand-croix de l'ordre le au titre de «écrivaine».
Nommée dans l'ordre national de la Légion d'honneur au titre de «journaliste, écrivain, directeur de l'académie de Saintonge»; à 41 ans elle est faite chevalier dans l'ordre le , promue ensuite au grade d'officier au titre de «écrivain» le , faite officier de l'ordre le .
Et enfin promue au grade de commandeur le au titre de «écrivaine».
En , elle est élevée au grade de commandeur dans l'ordre des Arts et des Lettres au titre de «Écrivain»,.
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