Lê Cát Trọng Lý sinh ra và lớn lên ở Đà Nẵng, trong một gia đình có bố là ca sĩ, mẹ là giáo viên dạy văn. Năm 2006, đang là sinh viên khoa tiếng Nga của Đại học Đà Nẵng, Lý bỏ ngang vào Sài Gòn thi vào Nhạc viện, học violon và bắt đầu sáng tác ca khúc. Năm 2008, cô đoạt được một số giải trong cuộc thi Bài hát Việt: Bài hát của tháng 12 (ca khúc "Chênh vênh"); Ca sĩ thể hiện ca khúc hiệu quả tháng 12, Bài hát của năm 2008 (ca khúc "Chênh vênh") và Nhạc sĩ trẻ triển vọng. Năm 2010, cô biểu diễn tại Trung tâm Văn hóa Pháp L’Espace, tạo được dư luận tốt với 3 đêm diễn liên tục cháy vé. Bên cạnh đó, Lý còn tham gia Festival Huế và tham gia lưu diễn văn hóa “Việt Nam ơi” tại Na Uy. Năm 2011, Lý phát hành album đầu tay mang tên mình. Cùng năm, Lý đã có chuyến lưu diễn xuyên Việt với chủ đề Lê Cát Trọng Lý - Vui với thời gian gần 2 tháng và thu được những thành công nhất định. Sau khi kết thúc lưu diễn, cô quyết định dành ra hai năm để học tập tại Hà Nội. Năm 2013, cô tái xuất ở quê nhà bằng đêm nhạc Mùa thu trong em.