1996年蔡健雅在出道前曾参与音乐剧Hot Pants演出。

1997年在新加坡由其经纪公司 Music & Movement 旗下的Yellow Music发行英语专辑《Bored》而正式出道，其中〈Ashes〉由许茹芸1998年翻唱为〈Ending〉，并收录于《我依然爱你》专辑，算是华语流行音乐界首度曝光之作。

1999年国语唱片签约于宝丽金唱片旗下，并推出首张国语同名专辑《蔡健雅》。由于宝丽金唱片的政策，在该专辑第一波主打〈呼吸〉MV中，完全看不见蔡健雅本人的面孔，取而代之的是像屏幕保护程式一般的流动文字，其目的为让观众专注于她的歌声。而第一张唱片以“女伍佰”做为吸引歌迷的话题，似乎并未见效，因而在之后的唱片宣传中就没有使用此一称呼。同年，蔡健雅在新加坡发行第二张英语专辑《Luck》，其中包括由陶喆亲手替她制做的〈The Wicked Signs of Trying to Be A Superstar〉。

2000年因宝丽金唱片并入环球唱片旗下，因此《记念》及之后的唱片皆由台湾环球唱片发行。在此一专辑中，蔡健雅以〈记念〉一曲成功打响在台湾市场的知名度，唱片销售量也水涨船高，该曲并请来演出《黑暗之光》的范植伟做为MV男主角。同年入围台湾第11届金曲奖最佳新人奖；参加新加坡“Ready for the World”活动；替电影《Chicken Rice War 鸡缘巧合》谱写主题曲，并在该电影演出。

2001年推出《I Do Believe 相信》专辑，受到台湾“三○八”条款的影响，造成无法在电视上播放MV宣传的状况，因此并没有卖的很好。同年在新加坡参与“Love Is the Answer”慈善计划，翻唱〈True Colours〉并收录于该计划发行的同名专辑中；担任新加坡国庆年度主题曲演唱，并配合推出《Where I Belong 属于》单曲。年底发行《默契》新歌加精选，因先前唱片销量不佳而结束和环球唱片的发行合约。

2002年，日本 S2S Tracks 挑选了蔡健雅曾发行过的七首英语曲子，发行《Secret Lavender》专辑。同年以〈打错了〉作曲者身份入围台湾第13届金曲奖最佳作曲人奖，并同时入围最佳国语演唱人奖；在新加坡发行第三张英语专辑《Jupiter》，其中隐藏曲〈Hello God〉的歌词明显地控诉她在环球唱片所遭受到的待遇。

2003年国语唱片签约于台湾华纳唱片旗下，并于6月6日发行《陌生人》专辑。华纳请来新生代演员桂纶镁、Duncun演出第一波主打〈无底洞〉MV，广受好评并顺利打开专辑名声；随即请原班人马赶拍〈陌生人〉MV做为下集，同样广为流传。华纳趁势追击，于7月6日在淡水渔人码头举办大规模的演唱会，并发行《Jupiter》台压版。

2004年首度担任制作人，替梁咏琪制作《归属感》专辑。同年以《陌生人》获得台湾第15届金曲奖最佳国语女演唱人提名。

2005年发行于2004年录制完成的《双栖动物》，收录包括和孙燕姿合唱的〈原点〉，但销售量不如《陌生人》理想。

2006年发行《T-Time》新歌加精选，收录部份环球时代的歌曲；同年以《双栖动物》获得台湾第17届金曲奖三项提名（最佳国语流行音乐演唱专辑、最佳专辑制作人、最佳国语女演唱人），最后并夺下最佳国语女演唱人奖。同年10月，和台湾华纳约满，结束合作关系；并于同月9日结束与 Music & Movement 的经纪合约。随后蔡健雅和她的母亲合资成立了天一娱乐有限公司（Tangy Music Entertainment LP， Singapore），迈向独立制作阶段，并开始参与音乐节演出。12月3日，参与台北简单生活节演出。

2007年5月国语唱片发行权签于亚神音乐旗下。6月，担任张震岳专辑《OK》主打歌〈思念是一种病〉的女合声。7月6日及7月8日分别参与白色海洋音乐祭与贡老挝际海洋音乐祭演出。于10月19日发行由她自己制作的专辑《Goodbye & Hello》，年底与戴佩妮一起于台北新舞台举办共同售票演唱会。

2008年3月于香港、7月底至8月初于台湾、12月于上海举办个人售票演唱会，并于12月7日再次参与台北简单生活节演出；7月推出《My Space》，专辑内容包括1月北京小型演唱会现场录音和三首demo；同年以《Goodbye & Hello》获台湾第19届金曲奖7项提名，并获得了最佳专辑制作人和最佳国语女歌手两座大奖。近年移居台湾，持续创作。

2009年8月19发行《若你碰到他》，并入围台湾第21届金曲奖流行音乐类《最佳作曲人》、《最佳国语女歌手》、《最佳国语专辑奖》、《最佳专辑制作人奖》。

2011年发行国语专辑《说到爱》和英文专辑《Just say so》，凭借《说到爱》入围第23届台湾金曲奖最佳年度歌曲奖、最佳国语专辑奖、最佳作曲人奖、最佳编曲人奖、最佳专辑制作人奖、最佳国语女歌手奖，获得最佳国语女歌手奖。

2012年以《说到爱》七项入围，最后获得台湾第23届金曲奖流行音乐类《最佳国语女歌手奖》。

2013年发行专辑《天使与魔鬼的对话》，入围第25届台湾金曲奖最佳国语女演唱人奖 。8月起，获三届金曲奖最佳女歌手的蔡健雅，在上海．北京等城市展开她2013年的最新巡回“美丽突然发生”。

2014年作为导师参加CCTV-3综艺节目《中国好歌曲》。

2015年，为电影《澳门风云Ⅱ》创作并演唱主题曲《停格》，这不仅是她首度为电影量身谱写主题曲，也是她和姚谦暌违10年的再度合作；6月，担任第16届华语音乐传媒大奖形象大使；11月，发行专辑《失语者》，首次尝试运用实验电子的音乐形式，该专辑于次年获第27届台湾金曲奖六项提名；12月，受邀参加东方卫视跨年晚会。

2016年06月02日，金曲歌后蔡健雅2日在台北举办《列穆尼亚》演唱会记者会，宣布8月27日在台北小巨蛋开唱，她直接对媒体公布嘉宾就是蔡依林。6月19日，苏运莹将在北京北展剧场举办出道以来首场个唱《野子—肆意疯长的力量》。蔡健雅作为演唱会的神秘嘉宾现身演唱会。10月29日，蔡健雅将重返北京，在首都体育馆带来“Tanya蔡健雅2016巡回演唱会 列穆尼亚LEMURIA 北京站”，与歌迷“穿越时空”一起抵达美丽纯粹的“列穆尼亚”。

2017年3月受邀参加知乎第四届线下活动“盐Club”；5月，亮相湖南卫视音乐综艺节目《我想和你唱》第二季第三期；7月，为电影《悟空传》演唱插曲《紫》。7月18日，正式加盟环球音乐并在北京举行亚洲签约记者会。