Madeleine se casó con su primo, el diplomático y autor Darius Milhaud, en 1925.

[4]​ La pareja tuvo un hijo,[5]​[3]​ Daniel (nacido en 1930 y fallecido en 2014), un pintor.

La suite para piano de Darius, La Muse Menagère (The Household Muse) esta dedicada a ella,[6]​ y representa su vida diaria juntos.

[7]​ Escribió los libretos de sus operas Médée, Bolivar, y La mère coupable.

[1]​ Mantuvo amistad con Fernand Léger, Jean Cocteau, André Gide, Erik Satie, Ígor Stravinski, Serguéi Diáguilev y Pablo Picasso entre otros.