Gitte Madsen spillede for Horsens HK frem til 1991. I sin sidste sæson i klubben blev hun topscorer i den danske liga, inden hun skiftede til Bækkelagets SK i Norge.
Her var hun med til at vinde det norske mesterskab i 1992 og 1994. I 1994 vendte hun tilbage til dansk håndbold, hvor hun spillede for DHG Håndbold og senere GOG.
Karrieren blev afsluttet med endnu et ophold i Bækkelagets SK. Her vandt hun både den europæiske pokalvindercup i 1998 og sit tredje norske mesterskab.
På det danske landshold spillede Madsen 120 kampe og scorede 288 mål mellem 1991 og 1998. Hun vandt OL-guld i 1996, VM-guld i 1997 og EM-guld i 1996. Dertil kom VM-sølv i 1993 og VM-bronze i 1995.
Karrieren sluttede i 2000, efter at hun inden for seks måneder blev ramt af tre diskusprolapser. Fra 2019 til 2022 var hun træner for Norges U18-landshold sammen med Kristine Lunde.
