凯莉·希尔森与汀巴兰德凯莉·希尔森在一个非洲裔美国社区长大。12岁时,凯莉·希尔森想从事音乐事业,后来她的母亲给她找了一个钢琴老师,上钢琴课。后来,她又开始上声乐课。14岁时,她加入了女子组合D'Signe,不久组合解散。凯莉·希尔森曾就读于塔克高中,后来在埃默里大学学习了三年戏剧。上学期间,她认识了音乐制作人安东尼·丹特,开始为其他歌手创作歌曲。后来,她认识了PolowdaDon,并加入了音乐制作团队TheClutch。2006年,在PolowdaDon的介绍下,凯莉·希尔森认识了汀巴兰德,并签入了他的公司,开始以歌手身份在乐坛活跃。
2006年,凯莉·希尔森与洛伊德·班克斯合作歌曲《Help》。2007年,先后发行了合作单曲《TheWayIAre》,《GoodThings》和《Scream》。其中,《TheWayIAre》在美国公告牌百强单曲榜夺下季军。2008年,发行个人首支单曲《Energy》,该曲在公告牌百强单曲榜排名78。2009年,发行单曲《Turnin'MeOn》,有媒体声称该曲影射碧昂丝·吉赛尔·诺斯和席亚拉·普林塞斯·哈里斯从而引起争议,最终,该曲在公告牌百强单曲榜排名第15。3月,发行个人首张录音室专辑《InAPerfectWorld...》,收录了单曲《Energy》《ReturntheFavor》《Turnin'MeOn》《KnockYouDown》《MakeLove》《SlowDance》《ILike》。专辑发行一周后凭借9.4万张的销量在美国公告牌二百强专辑榜排名第四。同月,《KnockYouDown》作为单曲发行,该曲在公告牌百强单曲榜夺下季军。5月,她同坎耶·维斯特在《大卫·莱特曼深夜秀》表演了该曲。10月,获得第37届全美音乐奖“最佳女歌手”提名。在这一年,凯莉·希尔森也与其他歌手合作了一些歌曲,此外,她还加盟了李尔·韦恩的“我就是音乐”巡回演唱会,担任表演嘉宾。2010年,获得第52届格莱美奖“最佳新人”提名,其与坎耶·维斯特和尼欧演唱的歌曲《KnockYouDown》获得“最佳说唱合作”提名。2010年上半年,凯莉·希尔森与特瑞娜合作了歌曲《MillionDollarGirl》,与T.I.合作了歌曲《GotYourBack》。9月,发行单曲《BreakingPoint》,12月,参加VH1电视台主办的“女神向大兵致敬”演唱会,个人演唱了歌曲《TurninMeOn》《KnockYouDown》和《PrettyGirlRock》,与甜园合唱团合唱了艾瑞莎·弗兰克林的歌曲《Think》。同月,发行第二张录音室专辑《NoBoysAllowed》,该专辑收录了单曲《BreakingPoint》《PrettyGirlRock》《OneNightStand》和《LoseControl》。专辑发行一周后凭借10.2万张的销量在公告牌二百强专辑榜排名第11,《PrettyGirlRock》作为单曲发行后在公告牌百强单曲榜排名第24位。2011年,举行欧洲巡演,这是其首次个人巡演,在这一年,她还加盟了李尔·韦恩的“我仍就是音乐”巡回演唱会,担任表演嘉宾。2012年,出演的首部电影《像男人一样思考》上映,她在其中饰演希瑟。2013年,出演的电影《星际传奇3》上映,她在其中饰演Santana'sPrisoner。2016年,出演电影《迈耶斯家的圣诞节》。
凯莉·希尔森与塞尔吉·伊巴卡凯莉·希尔森是NBA雷霆队前球星塞尔吉·伊巴卡的未婚妻。两人于2013年订婚。2016年,二人分手。