Goodrem aloitti pianonsoiton kahdeksanvuotiaana ja alkoi säveltää lauluja yhdeksänvuotiaana. 13-vuotiaana hän lähetti levy-yhtiölle demon lauluistaan. Vuonna 2001 häneltä ilmestyi single ”I Don't Care”, joka ei menestynyt. Hän sai kuitenkin osan Australiassa suositusta Neighbours-televisiosarjasta ja esiintyi siinä vakituisesti vuosina 2002–2003.
Goodremin esikoisalbumi Innocent Eyes ilmestyi vuonna 2003 ja menestyi hyvin etenkin Australiassa ja Britanniassa. Albumi on myynyt maailmanlaajuisesti 2,5 miljoonaa kappaletta. Viisi albumin singleä nousi Australiassa listaykkösiksi. Albumin tunnetuimpia kappaleita ovat ”Not Me, Not I”, ”Lost Without You” ja ”Born to Try”. Innocent Eyes -albumin musiikki on enimmäkseen kevyttä ja elämänmyönteistä.
Pian albumin ilmestymisen jälkeen Goodremillä todettiin Hodgkinin tauti, imusolmukesyöpä. Hän joutui jättämään työnsä tilapäisesti, mutta parantui syövästä. Vuonna 2004 häneltä ilmestyi albumi Mistaken Identity. Toinen albumi sisältää positiivisten laulujen ohella myös edellistä albumia synkempiä ja surullisempia teemoja muun muassa Goodremin sairauteen liittyen.
Vuonna 2006 Goodremiltä julkaistiin Japanissa albumi, joka sisälsi edellisillä levyillä julkaistuja kappaleita sekä uuden kappaleen ”Flawed”. Albumin nimeksi tuli sama kuin ensimmäisen levyn nimi, Innocent Eyes, mutta levyllä oli mukana myös muutamia Mistaken Identity -albumin kappaleita.
Delta Goodrem esiintymässä vuonna 2006.
Goodremin albumi Delta julkaistiin Australiassa lokakuussa 2007. Ensimmäinen single albumilta oli ”In This Life”. Albumin jälkeen Goodrem teki konserttikiertueen, jonka esityksiä julkaistiin vuonna 2009 DVD:llä Believe Again Tour.
Goodrem toimi The Voice of Australia -musiikkiohjelmassa tuomarina alkuvuodesta 2012. Hän julkaisi albumin Child of the Universe saman vuoden lokakuussa ja joululauluja sisältävän EP:n Christmas joulukuussa. Vuonna 2013 Goodrem juhlisti Innocent Eyes -albumin ilmestymisestä kulunutta 10 vuotta levyttämällä albumin uudelleen akustisesti. Akustisen version nimi on Innocent Eyes: Ten Year Anniversary Acoustic Edition.
Marraskuussa 2013 Goodrem ilmoitti, ettei palaa The Voice of Australia -ohjelmaan. Hän alkaa sen sijaan toimia tuomarina Australian The Voice Kids -ohjelmassa.
Goodrem edusti Australiaa Eurovision laulukilpailussa 2026 kappaleella ”Eclipse”. Kappale sijoittui kilpailun toisessa semifinaalissa kolmanneksi saatuaan 222 pistettä. Finaalissa se sai raadeilta 165 pistettä ja yleisöltä 122 sijoittuen neljänneksi yhteensä 287 pisteellä.
Yksityiselämä
Goodrem oli kihloissa irlantilaisen poplaulaja Brian McFaddenin kanssa. He ovat levyttäneet yhdessä duetot ”Almost Here” ja ”Hollow No More”. Goodrem ja McFadden purkivat kihlauksensa vuonna 2011. Goodrem seurusteli eron jälkeen Nick Jonasin kanssa, mutta pari erosi alkuvuodesta 2012.
