Eleanora Harris era el nombre que figuraba en su partida de nacimiento, hija de Clarence Holiday, un músico de profesión que tocó la guitarra durante un tiempo con la banda Fletcher Henderson. Madre e hija usaron el apellido de su abuelo materno, Fagan. Más tarde, en 1920, su madre se casó con un hombre de apellido Gough, y tanto ella como Eleanora adoptaron su nombre. La cantante luego adoptó el apellido de su padre natural y tomó el nombre de Billie de su actriz favorita, Billie Dove. En 1928 se mudó con su madre desde Baltimore, donde pasó su infancia, a la ciudad de Nueva York. Encontró trabajo cantando en un club nocturno de Harlem. No tuvo una formación musical formal, pero con un sentido instintivo de la estructura musical y gran experiencia en las raíces del jazz y el blues, desarrolló un estilo de canto que fue profundamente personal y conmovedor.
En 1933 Holiday hizo sus primeras grabaciones con Benny Goodman. Dos años más tarde, una serie de grabaciones con Teddy Wilson y miembros de la banda de Count Basie que le valieron un mayor reconocimiento y le permitió proyectar una carrera como la principal cantante de jazz de su tiempo. Hizo una gira con Basie y con Artie Shaw en 1937 y 1938. Alrededor de 1940 comenzó a actuar exclusivamente en cabarets y conciertos. Sus grabaciones entre 1936 y 1942 marcaron sus años pico. Durante ese período, se la asoció con el saxofonista Lester Young, quien le dio el apodo de “Lady Day”.
En 1947, Holiday fue arrestada por violación de la ley de narcóticos y pasó un año en un centro de rehabilitación. Después de eso no pudo volver a obtener la licencia para trabajar en clubes nocturnos de la ciudad de Nueva York, sin embargo, continuó realizando conciertos en clubes fuera de Nueva York, y realizó varias giras durante sus últimos años. Su lucha contra la adicción a la heroína devastó su voz, aunque no su técnica.
La intensidad dramática de Holiday hizo que la letra más banal sonara profunda. Entre las canciones que inmortalizó se destacan ” Strange Fruit “, ” Fine and Mellow “, ” The Man I Love “, ” Billie’s Blues “, ” God Bless the Child ” y ” I Wished on the Moon “. La relación tanto profesional como privada de Holiday con Lester Young estuvo marcada por algunas de las mejores grabaciones de la pareja, entre una línea vocal y un obbligato instrumental. En 1956 escribió una autobiografía, Lady Sings the Blues, que se convirtió en una película protagonizada por Diana Ross en 1972. La salud de Holiday comenzó a deteriorarse visiblemente, y murió en 1959 debido a un edema pulmonar e insuficiencia cardíaca causada por una cirrosis del hígado. Un policía custodiaba la puerta de su habitación.
En los últimos años de su vida, Holiday fue estafada sucesivamente en sus ganancias.
Murió con $ 0.70 en el banco y $ 750 en la cartera. Su misa fúnebre se celebró en la Iglesia de San Pablo Apóstol en la ciudad de Nueva York.
