2005年，郁可唯首次参加了湖南卫视歌唱选秀节目《超级女声》，但成绩并不理想。

2006年，郁可唯连续第二年参加了该比赛，她在成都唱区被淘汰后，又转战广州赛区，并最终进入了广州赛区20强；同年，郁可唯接受成都鹦鹉餐厅音乐总监向东的邀请成为了该酒吧的驻唱歌手，而她也在向东的帮助下将演唱路线定在了TRIPHOP及BOSSANOVA两种风格，并组建了由其担任主唱的可可乐队。

2007年，郁可唯在音乐人张伊的引荐下进入了另一家音乐酒吧莲花府邸。而在成都，驻唱歌手从鹦鹉餐厅到莲花府邸则是个人音乐品质的提升，前后三年的酒吧歌手生涯则让郁可唯的唱功有了质的变化。

2008年，郁可唯参加了歌唱选秀节目《绝对唱响》，并进入了成都赛区八强；同年，她推出了个人首张发烧音乐专辑《百乐门》；9月；郁可唯又推出了第二张发烧专辑《茴香小酒馆》。

2009年，郁可唯再一次参加了湖南卫视《快乐女声》海选比赛，并一路成功晋级全国20强；6月26日，参加全国10强突围赛，以一首《Angel》晋级全国10强；8月28日，进入全国4强进3强终极PK赛，最终以全国总决赛第四名的成绩结束了这次选秀之旅；9月，郁可唯还推出了《郁音绕梁》翻唱精选辑和《郁可唯电子唱片》；此后，郁可唯签约滚石唱片公司，从而正式开始了个人的职业歌手生涯。

2010年5月，郁可唯发行了个人的首张正式音乐专辑《蓝短裤》，专辑收录了包括悲伤情歌《指望》、甜蜜抒情歌《暖心》在内的十首歌曲，而她也凭借此专辑获得了MusicRadio中国TOP排行榜的内地最佳新人以及年度金曲奖；12月，郁可唯参加了在台北小巨蛋举办的快乐天堂滚石30演唱会，并在演唱会上独唱了梁静茹的代表作品《宁夏》。

2011年5月，郁可唯又参加了快乐天堂滚石30北京演唱会，并独唱了陈淑桦的代表曲目《滚滚红尘》；同年，她还凭借演唱台湾偶像剧《犀利人妻》的插曲《指望》进军台湾歌坛，该曲则两个月获得KKBOX单曲排行榜冠军；之后，凭借全台湾偶像剧收视冠军《犀利人妻》的影响力，郁可唯演唱的两首插曲《指望》和《暖心》获得了台湾KKBOX数位榜、ezPeer点播榜、以及远传900来电答铃榜三大音乐排行榜的冠军；4月13日，她与林凡在台北Legacy举办犀利女声庆功演唱会，而随着电视剧《犀利人妻》在全亚洲的播出，郁可唯也将个人的演唱事业拓展到了海外。

2012年，郁可唯发行了第二张个人专辑《微加幸福》，其中的都会体情歌《微加幸福》、《伤不起》、《好朋友只是朋友》三首歌也再次受到了台湾偶像剧的青睐，并被选为了偶像剧收视冠军《小资女孩向前冲》的片尾曲和插曲；而其中的《微加幸福》则再次获得了台湾KKBOX数位榜、ezPeer点播榜、远传900来电答铃榜的冠军，并连续获得了KKBOX单曲和专辑排行榜的冠军；同年，她还凭借此专辑的主打歌《伤不起》获得了包括中国歌曲排行榜；东方风云榜；城市之音至尊金榜；中联榜的单曲冠军在内的多个奖项；4月28日，郁可唯参加了此间的少年高晓松作品全国巡回演唱会北京站，并独唱了歌曲《立秋》和《春分》，另外郁可唯还和高晓松合唱了歌曲《一叶知秋》；8月，她发行了第三张个人专辑《失恋事小》，而此专辑以及同名主打歌则获得了包括中国歌曲排行榜的年度十大金曲；cityfm城市至尊音乐榜年度冠军和年度二十大金曲在内的三个奖项。

2013年，郁可唯凭借专辑《失恋事小》及同名主打歌拿到了Musicradio音乐之声中国TOP排行榜内地年度传媒推荐女歌手和年度最佳单曲奖；随后，她还为郭敬明执导的电影《小时代》演唱了官方宣传曲《时间煮雨》，而此曲则获得了第四届乐视盛典年度电影金曲奖；5月，郁可唯参加了安徽卫视音乐对战节目《我为歌狂》，并与罗中旭、伍思凯、纪敏佳组成蓝队，在经过12场比赛的厮杀后，最终蓝队成为《我为歌狂》第一季度的冠军战队。

2014年，郁可唯相继配唱了情感剧《妻子的秘密》的片尾曲《最爱的人》和仙侠剧《古剑奇谭》的片尾曲《远方》；之后，她又凭借《时间煮雨》获得了酷狗十年音乐盛典最热搜索奖；6月，郁可唯在经过两年的沉淀和准备之后发行了个人的第四张专辑《温水》，并在专辑中尝试了不同于以往的音乐风格，而她则凭借此专辑及主打歌《原谅不美好》获得了城市至尊音乐榜的年度听众最爱女歌手 、空中热播单曲和二十大金曲奖；9月8日，郁可唯参加了苏州月·中华情-中央电视台中秋晚会，并与伍思凯搭档演唱了晚会的主题曲《海上明月》；随后，她还相继在北京和广州举办了其音乐生涯首次《郁可唯自画像个人演唱会》；此外，郁可唯还担任了校园之星全国歌手选拔赛西安分赛区的导师工作。

2015年，郁可唯相继为都市偶像剧《只因单身在一起》配唱了插曲《我们都爱过》；为民国情仇剧《活色生香》配唱了凄婉风格主题曲《恋香》；5月，她又凭借专辑《温水》及专辑主打歌《原谅不美好》获得了MusicRadio中国TOP排行榜的六项提名，并最终拿到了内地年度最佳女歌手，内地最佳编曲和年度金曲的三项荣誉；随后，郁可唯不仅获得了华语金曲奖我最喜爱的内地女歌手奖；她还受邀参与了央视“十大青年作曲家声乐作品音乐会”，并现场献唱了歌曲《我明白》；6月，她获得了第八届城市至尊音乐榜“年度听众最爱女歌手”，专辑首波主打歌曲《原谅不美好》则斩获了“年度20大金曲”“年度热播单曲”等奖项；7月，郁可唯与左小祖咒搭档举办了《这些天的一天-情歌经典演唱会》；9月，她还凭借在专辑《温水》中的突破与尝试，获得男人装年度先锋音乐人”奖项；12月，郁可唯参加了“中国-东盟友谊歌会”，并作为中方歌手代表演唱了歌曲《绒花》。

2016年，郁可唯为玄幻传奇剧《青丘狐传说》演唱了主题曲《问明月》；2月，她先是在江苏卫视猴年春晚上演唱了道出游子浓浓思乡情的歌曲《月光》；之后，又在央视元宵晚会上与众多艺人共同演唱了同名真人秀主题曲《叮咯咙咚呛》；3月22日，郁可唯参加了澜沧江-湄公河合作首次领导人会议欢迎晚会，并使用泰语献唱了民谣《相思河畔》；随后，除了获得“中国时尚自媒体大赏先锋跨界音乐人”奖项外；还为魔幻剧《半妖倾城》献唱了主题曲《We are one》；为青春剧《柠檬初上》演唱了片尾曲《爱情是青春的旅行》；6月，郁可唯作为表演嘉宾在华表奖颁奖典礼上与阿卓、贝贝、柏文合作演唱了歌曲《未来中国》；7月，她还相继为仙侠剧《青云志》献唱伤感插曲《青衣谣》；为电影《夏有乔木雅望天堂》献唱了暖心推广曲《时光正好》；9月，郁可唯又为谍战剧《麻雀》献唱了推广曲《风中芭蕾》；10月，其在音乐悬疑竞猜类真人秀《蒙面唱将猜猜猜》节目中以"哈哈一笑很倾城“的形象完成三战，最终在第九期揭面；11月，郁可唯一举拿到了华语金曲奖我最喜爱的影视女歌手、专业推介歌曲（《爱情是青春的旅行》）、最具旅行精神艺人三项荣誉；12月，她还获得了健康榜样颁奖盛典健康榜样年度先锋明星奖；年底，郁可唯推出了历时两年雕琢的第五张个人音乐专辑《00:00》，而专辑的概念则是唤醒时间的自由意识，感悟自由时空中的流动与静止，同时也是其在音乐旅程中的全新起点。

2017年，郁可唯相继为青春剧《遇见爱情的利先生》献唱了片头曲《不完整的存在》、为玄幻剧《三生三世十里桃花》献唱了主人公人物曲《思慕》、为宫廷剧《大唐荣耀》献唱了插曲《夙念》，以及献唱了都市剧《云巅之上》的主题曲《天下无敌》；3月，她在台北Legacy举办了《00：00自由时间》演唱会，并演唱了多首影视原声作品和个人代表曲目；4月，郁可唯获得了全球华语榜中榜“最佳舞台表现力”奖项。5月，她凭借《00:00》获得了全球流行音乐金榜最佳情歌演绎奖和传媒推荐女歌手的荣誉；而与此同时，郁可唯还为玄幻剧《择天记》献唱了主人公人物曲《心不由己》；6月，她又为神话剧《上古情歌》献唱了插曲《小小天涯》；与唱作人王铮亮共同演唱了传奇剧《楚乔传》的情感主题曲《星月》；以及，为青春剧《夏至未至》献唱了插曲《未至》；随后，郁可唯又在2016年度MusicRadio中国TOP排行榜颁奖盛典”上获得了“音乐之声个人推荐大奖”；并受邀出席了上海国际电影节电影频道传媒关注单元闭幕式；7月，她还获得了CITYFM城市之音第十届城市至尊音乐榜联盟推崇女歌手，而其演唱的《寂寞更生》则拿下了年度DJ最爱单曲的荣誉；9月，郁可唯开始了个人的音乐剧首秀 ，她在韩红任音乐总监的现代爱情音乐剧《阿尔兹记忆的爱情》中饰演女主角郑雅弦，并在剧中对十四首歌曲进行演绎。

2018年3月23日，郁可唯以终极补位歌手的身份在音乐竞技节目《歌手2018》第十期中登场；7月，她作为金曲守护团成员参加了江苏卫视音乐节目《金曲捞之挑战主打歌》；10月19日，郁可唯发表了个人单曲《进化》；而她的无限进化演唱会则于11月24日在成都举行；年底，她还参加了中央电视台《启航2019——中国音乐盛典》，并与厦门六中阿卡贝拉合唱团将合作演绎了歌曲《彩云追月》。

2019年2月4日，郁可唯首次参加中央广播电视总台春节联欢晚会，并与平安、喻越越共同演唱了歌曲《新的天地》；5月1日，她参加的《“中国梦·劳动美”——五一“心连心”特别节目》在CCTV-1黄金档播出，而其在节目中则与张卫健合作演唱了歌曲《壮志在我胸》；5月3日，郁可唯发行了加入华研国际后的首张音乐专辑《路过人间》，适逢出道第十年，她期待能通过该专辑展现与以往不同的音乐风格，将乐观、勇于挑战的正向人生观完整呈现；8月7日，其参加的中央广播电视总台七夕特别节目《天下有情人》播出，她则与胡夏合唱了节目同名主题曲；9月13日，郁可唯再次参加了中央广播电视总台中秋晚会，并与平安合作演唱了开场曲《明月升》；随后，她发布了亲自词曲创作并担任制作人，献给家乡成都的个人单曲《我的城》；10月31日，郁可唯获得了亚洲新歌榜年度盛典年度突破歌手的荣誉；12月，她在音乐盛典咪咕汇上拿到了包括年度突破歌手在内的三项荣誉，而其与胡夏合唱的歌曲《知否知否》还获得了TMEA腾讯音乐娱乐盛典十大金曲的奖项；12月19日，郁可唯参加了“濠江情 中国心”庆祝澳门回归20周年文艺晚会，并作为内地青年歌手代表献唱了歌曲《扬帆未来》。

2020年1月17日，郁可唯在中央广播总台网络春节联欢晚会上除了与魏大勋等开场歌舞《我的新年新愿》外，还演唱歌曲《夜空中最亮的星》。