1883年、アメリカで生まれる。シアトルで育ち、ワシントン大学に入学。女性写真家ガートルード・ケーゼビアに憧れ写真家になることを希望するが、そのためには科学的な知識が必要だという教授の勧めを受けて、大学では化学を専攻。
　卒業後、エドワード・S・カーティスの写真スタジオで働き始め、彼のもとでプラチナ・プリントの技法を習得。1909年、大学の奨学金を得てドイツのドレスデンで写真化学を学ぶ。帰国後はシアトルに写真スタジオを開設。主として本人や友人が扮装して撮影した絵画的でソフト・フォーカスの写真を発表。書籍『女性の職業としての写真』出版。その中でカニンハムは、自分自身のために努力することを説き、女性に対し職業を得て自立することを奨励している。
　1914年、初の個展がブルックリン美術館で開催。同じ時期にシアトルの版画家ロイ・パートリッジと結婚し、息子が誕生。ロイがオークランドのミルズ・カレッジで教師の職を得たため、自分のスタジオを閉めてカリフォルニアへ移住。双子の男の子も誕生。1920年代、カニンハムは従来のソフト・フォーカスの写真から、ピントの合った植物の近接撮影の写真や、工業地帯の風景や建築物などをユニークな視点でとらえた写真を撮るようになる。光と形、そして抽象的なパターンを巧みに扱ったこれらの作品は、西海岸における現代写真のパイオニアの一人に数えられている。
　1932年、アンセル・アダムスやエドワード・ウエストンらによって写真家グループ「グループf/64」が設立され、カニンハムも参加。1934年、「ヴァニティ・フェア」誌からニューヨークで撮影の仕事を受け、アルフレッド・スティーグリッツのポートレートを撮影。夫を振り切る形でニューヨークへ行ったため、離婚。ニューヨークから戻った後、ストリート・フォトグラフィーも撮り始める。1950年代にはビート・ジェネレーションの詩人たちを、60年代にはサンフランシスコのヒッピーカルチャー発祥の地、ヘイト・アシュベリーのフラワーチルドレンを撮影。
　1970年、87歳でグッゲンハイムの奨学金を得て、自らの古いネガをプリント。同時に、ベトナム戦争に反対する姿勢を表明する。晩年も、カニンハムは死の直前まで精力的に活動し、92歳で最後となるプロジェクトに着手。90歳以上の人々を撮影したポートレートを写真集にするプロジェクトで、それは未完のまま終わったが、カニンハムの死後にまとめられ出版。