Après une maîtrise de biochimie à l’Université de Tel Aviv, Ilana Löwy a soutenu une thèse d'État ès Sciences, option Immunologie, à l’Université de Paris VII, et plus tard s'est formée en histoire des sciences. Sa carrière s’est déroulée entre la France, Israël, l’Allemagne, les États-Unis et l’Angleterre, plus récemment le Brésil. Elle s’est intéressée aux interactions entre biomédecine et études de genre: l’assistance médicale à la procréation, l’histoire de la contraception, les utilisations des hormones sexuelles comme médicaments, les cancers féminins.

Ses travaux le plus récents portent principalement sur l’histoire des malformations congénitales et du diagnostic prénatal. Elle étudie l’histoire des techniques qui ont rendu le fœtus accessible au regard des médecins: l’amniocentèse, l’échographie obstétricale et les mesures des marqueurs sériques. Ces techniques, couplées avec la légalisation de l’avortement, notamment pour les malformations fœtales graves, ont radicalement transformé la surveillance médicale des femmes enceintes, la gestion des risques pour le fœtus, et l’expérience subjective de la grossesse. Sa recherche suit ces changements et les dilemmes qu’ils ont produits au niveau individuel et collectif.

Elle est l’auteure de nombreux articles et ouvrages dont l'Emprise de genre: Masculinité, Féminité, Inégalité (La Dispute, 2006) ; Preventive Strikes: Women, Precancer and Prophylactic Surgery (Johns Hopkins University Press, 2009), A Woman's Disease: A History of Cervical Cancer (Oxford University Press, 2011). Elle a également co-écrit avec Catherine Marry, Pour en finir avec la domination masculine : de A à Z (Le Seuil/ Les Empêcheurs de penser en rond, 2007). Elle a coordonné avec Delphine Gardey, L'invention du naturel. Les sciences et la fabrication du masculin et du féminin (Archives d'Histoire Contemporaine, 2000) ; et avec Hélène Rouch, La distinction  entre  sexe et genre. Une histoire entre biologie et culture, numéro thématique des Cahiers du genre, en 2003.