Doris Dayová sa narodila 3. apríla 1922 ako Doris von Kappelhoffová v Cincinnati v Ohiu nemeckým rodičom, pričom bola najmladšou z troch detí. Už ako dieťa prejavila záujem o umenie. Snívala o tom, že bude slávnou tanečnicou, no skôr ako dostala šancu poriadne ukázať, čo v nej je, v roku 1939 utrpela vážnu dopravnú nehodu, pri ktorej si zlomila obe nohy. Po tom, čo začala navštevovať hodiny spevu, začala sa však črtať nová sľubná kariéra. Ešte ako tínedžerka začala spievať s jazzovým orchestrom Les Brown and His Band of Renown.
Prvýkrát okúsila slávu po nahratí úspešnej piesne Day by Day, ktorá ju zároveň inšpirovala k umeleckému pseudonymu. Jej ďalší hit Sentimental Journey sa stal v časoch druhej svetovej vojny akousi hymnou, vítali ňou totiž amerických vojakov pri návrate domov. Práve týmito piesňami očarila celú Ameriku a podľa britských novín The Guardian bola Dayová v roku 1946 dokonca najlepšie platenou speváčkou na svete. V roku 1952 ju tiež vyhlásili za najlepšiu rozhlasovú speváčku roka. V plodnej ére muzikálov bolo bežné, že speváci a speváčky čoskoro presedlali k nemenej populárnemu filmu. Dayová nebola výnimkou. V roku 1948 debutovala v hudobnej komédii Michaela Curtiza Romanca na šírom mori.
„Vždy som mala trocha slabosť pre Calamity Jane. Bola som tam taká divoška, bola to skutočne zábavná postava na hranie. Samozrejme, hudba tam bola tiež nádherná, obzvlášť Secret Love je krásna pieseň,“ odpovedala herečka na otázku, aký je jej najobľúbenejší film, iba pred mesiacom pre časopis The Hollywood Reporter. V muzikálovom westerne Davida Butlera z roku 1954 stvárnila odvážnu a drsnú pištoľníčku, ktorá vedela tiež poriadne švihnúť bičom a mal pred ňou rešpekt nejeden muž, čo v tej dobe príliš nebolo na daný žáner obvyklé. Práve päťdesiate roky boli pre ňu najúspešnejšou dekádou.
Zahrala si po boku Franka Sinatru vo filme Young at Heart (1954), po boku Kirka Douglasa v hudobnej dráme Mladý muž s trúbkou (1950) či rok nato v trileri Storm Warning zase po boku Ronalda Reagana, ktorý sa stal v roku 1981 štyridsiatym prezidentom USA. Jej výkon v tomto filme nepochybne zaujal aj majstra napätia, slávneho Alfreda Hitchcocka, obsadil ju spolu s Jamesom Stewartom do kultového špionážneho trileru Muž, ktorý vedel príliš mnoho (1956). Šlo o remake režisérovho rovnomenného predošlého filmu ešte z roku 1934. Slávny hit Qué Sera Sera, ktorý naspievala a odznel vo filme, získal o rok neskôr Oscara za najlepšiu skladbu. Napísali ju Jay Livingston a Ray Evans.
Vyvrcholením úspešnej éry bola romantická komédia Nočný rozhovor v réžii Michaela Gordona, za ktorý získala nomináciu na Zlatý glóbus aj Oscara. Aj keď ani jednu z nich nepremenila, bol to jednoznačne veľký úspech. Vo filme jej partnera stvárnil ďalší slávny herec Rock Hudson. Stali sa úspešnou dvojicou, medzi nimi fungovala chémia na sto percent. Spolupracovali spolu ešte na filmoch Lover Come Back (1961) a Send Me No Flowers (1964). Koncom šesťdesiatych rokov Dayová pomerne predčasne odišla zo sveta filmu a objavovala sa už len v televíznych projektoch. V roku 1989 získala Cenu Cecila B. DeMilla za celoživotný prínos pre film, ktorá sa odovzdáva na ceremónii Zlatých glóbusov.
