Hoàng Thuỳ Linh bắt đầu sự nghiệp ca hát từ năm 15 tuổi khi hoạt động trong nhóm Thiên Thần. Năm 2005, cô bắt đầu tham gia diễn xuất trong các bộ phim truyền hình như “Đường Đời", “Trò Đùa Của Số Phận", “Đi Về Phía Mặt Trời". Chỉ một năm sau đó, nữ ca sĩ được chọn đóng vai chính trong phim “Nhật Ký Vàng Anh" và trở thành gương mặt mà giới trẻ yêu mến.

Tới năm 2010, Hoàng Thuỳ Linh chính thức trở lại với con đường âm nhạc khi phát hành album “Hoàng Thuỳ Linh” thuộc dòng nhạc dance pop, hợp tác cùng ba nhạc sĩ Lưu Thiên Hương, Nguyễn Đức Cường và Đông Nhi. Từ năm 2011 đến năm 2013, Hoàng Thuỳ Linh liên tục kết hợp cùng nhạc sĩ Lưu Thiên Hương trong album “Đừng Vội Vàng" (2011), mini album “Rơi" (2012), “EP 2013” (2013). Cũng trong năm 2013, Hoàng Thuỳ Linh còn đảm nhận vai nữ chính của phim điện ảnh “Thần Tượng".

Năm 2016, Hoàng Thuỳ Linh tham gia chương trình The Remix - Hòa Âm Ánh Sáng mùa 2. Sau đó, Hoàng Thuỳ Linh cũng phát hành 2 sản phẩm âm nhạc đạt tiếng vang lớn là “I'm Gonna Break" và “Bánh Trôi Nước".

Vắng bóng trên đường đua âm nhạc 2 năm, tới năm 2019, Hoàng Thuỳ Linh chính thức trở lại với single “Để Mị Nói Cho Mà Nghe" và tạo ra một “cú nổ" lớn ở Vpop. Sau thành công của “Để Mị Nói Cho Mà Nghe", Hoàng Thuỳ Linh ra mắt single “Tứ Phủ" và tiếp tục phát hành “Hoàng" - album mang màu sắc văn hoá dân gian Việt Nam. Không chỉ mang về cho Hoàng Thuỳ Linh những thành tích ấn tượng trên YouTube và hàng loạt nền tảng nhạc số, sự bùng nổ của “Để Mị Nói Cho Mà Nghe” và album “Hoàng" đã giúp Hoàng Thuỳ Linh đạt được nhiều giải thưởng danh giá. Năm 2019, cô đoạt giải “Nghệ sĩ Việt Nam xuất sắc châu Á" tại Mnet Asian Music Awards và giải Mai Vàng, Làn Sóng Xanh, WeChoice Awards. Đầu năm 2020, tại lễ trao giải Cống Hiến, Hoàng Thuỳ Linh trở thành “Ca sĩ của năm" và nhận 2 giải “Music Video của năm" và “Bài hát của năm” cho single “Để Mị Nói Cho Mà Nghe" và 1 giải “Album của năm" cho album “Hoàng".