Rachel Agatha Keen è nata a Tooting, nella parte meridionale della capitale britannica, da padre inglese e madre svizzera e ghanese. Ha studiato alla Woodcote High School di Croydon prima di essere ammessa alla prestigiosa BRIT School, abbandonando gli studi due anni più tardi.
Nel 2016 è apparsa come artista ospite nei brani By Your Side di Jonas Blue e You Don't Know Me di Jax Jones, ottenendo un forte riscontro a livello globale in particolare con quest'ultimo brano. Nello stesso anno ha aperto alcuni concerti del Take Me Home Tour della collega connazionale Jess Glynne. Nel 2017 ha ottenuto la sua prima hit come artista principale, Decline, che ha raggiunto il 15º posto nella Official Singles Chart britannica ed è stata certificata disco di platino dalla British Phonographic Industry per le oltre 600 000 copie vendute. I due singoli successivi, Check e Cigarette, sono stati entrambi premiati con un disco d'oro. Nel 2018 ha aperto alcune date europee del Girls Tour di Rita Ora e dell'Hopeless Fountain Kingdom World Tour di Halsey.
Fra 2019 e 2020 ha pubblicato svariati singoli da solista. Il 20 ottobre 2020 è stato pubblicato l'EP Euphoric Sad Songs. Nel 2021 ha collaborato con Joel Corry e David Guetta nel singolo Bed, che si è imposto al 3º posto in madrepatria, e ha contestualmente rescisso il contratto con Polydor Records in seguito a una disputa avuta con l'etichetta.
Nel 2022 ha riscosso successo a livello internazionale e ottenuto il suo primo singolo numero uno nella classifica britannica con il singolo Escapism in collaborazione con 070 Shake, diventato anche il suo primo ingresso nella Billboard Hot 100 statunitense. L'uscita del primo album della cantante, intitolato My 21st Century Blues, è avvenuta il 3 febbraio 2023. Dieci mesi più tardi, viene pubblicato l'album dal vivoMy 21st Century Symphony (Live at the Royal Albert Hall), registrato in occasione di un concerto tenuto dalla cantante presso la Royal Albert Hall del 26 settembre 2023 in cui l'intero album è stato eseguito in versione orchestrale. Il concerto è andato in onda sul canale televisivo BBC One il 3 gennaio 2024 ed è stato riproposto in una data sold-out all'O2 Arena di Londra il 15 marzo seguente.
Sempre nel marzo 2024 My 21st Century Blues la porta ad essersi aggiudicata sei BRIT Awards su sette candidature, risultando essere sia l'artista con più vittorie che quella con più nomine nell'arco di una singola edizione. Nello stesso mese è coautrice del brano Riiverdance nel nono album in studio Cowboy Carter di Beyoncé. Nel mese di giugno 2024 viene messo in commercio l'inedito Genesis, che Raye aveva presentato in anteprima due mesi prima durante l'ospitata al noto talk show statunitense Saturday Night Live. Ad agosto viene scelta come artista d'apertura dell'ultimo concerto al Wembley Stadium dell'Eras Tour di Taylor Swift. Il 13 settembre 2024 pubblica il secondo album dal vivo, Live at Montreux Jazz Festival, contenente sette brani eseguiti al suddetto festival.
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