Cæcilie Norby er født på Frederiksberg i en musikalsk familie, hvor hendes far Erik Norby var komponist, og hendes mor Solveig Lumholt var operasanger. Hun gik på Sankt Annæ Gymnasium, der er kendt for at udklække musikalske talenter, og Cæcilie Norby er med til at bekræfte dette.
Allerede i 1982 dannede hun rock/funk-orkestret "Street Beat" sammen med sangerinden Nina Forsberg med hvilket hun indspillede sin første single og maxi-single på det engelske pladeselskab Steinar Records og fik desuden sin debut i DR's underholdningsprogram "Smil... du er på!".
Hun blev først for alvor kendt som sanger i "Frontline", et jazz/rock-orkester der fra 1985 udgav to albums, der blev anmelderrost og overdænget med priser. I den forbindelse fik Cæcilie Norby prisen som "Årets solist" fra musikmagasinet MM.
Karrieren fortsatte i 1986 pop/rockgruppen "One Two" hvor hun sikrede gruppen en stor popularitet. Gruppen udgav tre albums, der tilsammen solgte omkring 250.000 eksemplarer alene i Danmark. Gruppen eksisterede til 1993. Cæcilie Norby forsatte samtidig et musikalsk spor inden for andre genrer. Hun repræsenterede således i 1986 Danmark ved Knokkefestivallen i Belgien i et internationalt jazzorkester.
I 1990 skrev hendes far stykket "Koncert for to sopraner" til Sjællands Symfoniorkester og de to sopraner var Cæcilie og hendes mor. Endvidere optrådte hun i samme periode sammen med sin mor og pianist Thomas Clausen i et arrangement med titlen "Ballads, Blues and Lieder", der blandede opera, musical og jazz.
I New York i 1995 blev hun som den første skandinaviske kunstner signet af Bruce Lundvall på det prestigefyldte amerikanske jazzlabel Blue Note Records, hvor hun udgav sine første fire solo-udgivelser. De blev stærkt rost og den første solgte i et for en jazzplade uhørt højt antal, nemlig over 70.000 eksemplarer. De næste tre fulgte trop i høje salgstal. Siden er der kommet yderligere seks soloplader, der alle har medvirket til at placere Cæcilie Norby som en af de mest markante sangere i Europa i sin generation.
I 2009 skiftede Cæcilie Norby pladeselskab til det største vokaljazzlabel i Europa ACT Music. Siden har hun intensiveret sin internationale karriere som solist med utallige turnéer. Hun har sidenhen turneret intenst i det meste af Europa. Komponeret big bandmusik og teatermusik til "BASTARDS" (et islandsk/svensk/dansk projekt).
I 2012 forenede Cæcilie Danmarks Underholdningsorkester og DR Big Bandet i en stort opsat "symfonisk værk om David Bowie's musik", hvor hun sammen med arr. Peter Jensen stod for de uortodokse arrangementer.
I 2015 uropførte Cæcilie Norby sit orgelværk "Nat Hinde" i Københavns Domkirke med organist John Frandsen og et band med bla. Lars Danielsson og Marilyn Mazur. Værket blev genopført året efter i Århus Domkirke.
Siden August 2015, hvor duo albummet "Just the two of us" udkom i samarbejde med bassist og cellist Lars Danielsson, har duoen nydt ekstrem stor succes. Fantastiske anmeldelser både for albummet og for mange af de ca. 150 livekoncerter duoen har spillet i det seneste to år.
Yderligere har Cæcilie Norby de sidste to år haft meget frugtbare samarbejder som solist med bla. DR Big Band, Århus Jazz Orchestra, Göteborg Wind Ensemble, WDR Big Band, Norbotten Big Band, HCJazz Orchestra, UMO Big Band.
I November 2017 havde Cæcilie præmiere på sit eget store korværk "Hybrid Klang" som er en gennemkomponeret suite på 90 min. spillet og sunget af et 40 m/k stort kor og orkester dirigeret af Andreas Vetö.
Flere interessante og originale projekter er det blevet til i løbet af 2017 og 2018 - f.eks Stjernestøvs-koncerterne med professor i astrofysik Anja C Andersen eller teaterkoncerten "En hyldest til Erik Satie"med bla. Benjamin Koppel og Marilyn Mazur.
Yderligere samarbejdede Cæcilie videre med Benjamin Koppel om suiten "Anna" i anledning af 75 året for jødernes flugt til Sverige, som førte dem til Israel i selskab med trommeslager Brian Blade og bassist Scott Collier.
Et fantastisk juleprojekt bliver det også til i December 2018, hvor Cæcilie spiller en række koncerter med tre svenske jazz-verdenstjerner: guitarist Ulf Wakenius, bassist Lars Danielsson og trommeslager Magnus Öström.
25. Januar 2019 udgiver Cæcilie Norby sit 11. album i eget navn med titlen: "Sisters in Jazz". Dette er et spændende samarbejde med kvindelige instrumentalister fra den europæiske jazz-elite, som hver i sær har markeret sig, som toneangivende ekvilibrister på hvert sit instrument. En lang tur rundt i Europa ligger foran damerne i resten af 2019 og 2020.
2019
Årets Frederiksberg Kunstner
2010
IFPI's Ærespris
2000
Wilhelm Hansen Musik Pris
1997
Simon Spies Solist Pris
1986
Bedste Studie Album i Japan
- med albummet "Cæcilie Norby"
Årets Nye Kunstner
- med OneTwo band
1985
Ben Webster Prize
- med Frontline band
Cæcilie Norby er stadig én af de mest sælgende jazz artister i Europa, og er siden 1995 nomineret ved
14 Danish Music Awards
Cæcilie Norby har i sin 35-årige internationale karriere optrådt som solist med en række velkendte danske og udenlandske musikere, herunder Curtis Stigers, NHØP, Ray Brown, Al Foster, Peter Erskine, Billy Hart, Dianna Reeves, Michael Brecker, Kurt Elling og John Scofield. Hun har desuden sunget med orkestre og Big Bands i hele Europa.
Cæcilie udfolder også sine kreative evner på kunstlærred og anvendte ét af hendes malerier som cover på albummet "Slow Fruit".