Sau khi hoàn tất vai diễn Denna Jones trong bộ phim Dreamgirls, Knowles tiếp tục bắt tay vào album thứ hai của mình. Cô nói với MTV News: "Khi bộ phim hoàn thành, tôi đã có rất nhiều ý tưởng cho album mới của mình".[1] Trong album này, Beyoncé đã hợp tác với nhiều nhạc sĩ như Rich Harrison, Rodney Jerkins và Sean Garrett tại một tòa nhà thu âm của Sony ở thành phố New York. Cô đồng sáng tác và đồng sản xuất gần như tất cả các bài hát trong album, album mới của cô được hoàn tất chỉ sau ba tuần.[2]

B’Day được phát hành trên toàn thế giới vào ngày 4 tháng 9 năm 2006, 5 tháng 9 ở Hoa Kỳ để đúng vào dịp sinh nhật lần thứ 25 của cô. Album đứng đầu trên bảng xếp hạng Billboard 200, bán được hơn 541.000 bản tính riêng tại Hoa Kỳ trong tuần đầu tiên, ngay lập tức trở thành album số 1 đem về cho cô danh hiệu Album của một nữ ca sĩ có doanh số cao nhất trong tuần đầu tại Hoa Kỳ của năm 2006.[3] B'Day được chứng nhận 3x Bạch Kim tại Hoa Kỳ bởi Recording Industry Association of America.[4] Ở Anh, album vụt lên vị trì đầu bảng với đĩa đơn đầu tiên "Déjà Vu" hát cùng với ca sĩ nhạc rap Jay-Z. "Irreplaceable", đĩa đơn toàn cầu thứ hai và đĩa đơn thứ ba ở Hoa Kỳ của album được phát hành và tháng 10 năm 2006, vươn lên vị trì thứ nhất trên bảng xếp hạng Billboard Hot 100 trong 10 tuần liên tiếp, trở thành đĩa đơn đứng ở vị trí đầu bảng lâu nhất trong sự nghiệp solo của Knowles.[5] Tuy là một thành công về mặt thương mại, nhưng thời gian sản xuất khá ngắn là điểm khiến album hứng chịu công kích từ giới phê bình.[6][7][8] Album trở thành một thành công lớn của Beyoncé trong năm ấy, vượt mặt cả nữ ca sĩ nhạc Pop nổi tiếng Christina Aguilera vốn đã rất thành công trên thị trường âm nhạc. Các bảng xếp hạng âm nhạc R&B tại Hoa Kỳ và Anh Quốc tràn ngập tên của Beyoncé. Báo chí nhắc đến cô như một hiện tượng âm nhạc đối với đại bộ phận giới trẻ. Album tổng cộng giành được 6 đề cử và thắng 1 giải Grammy.

Knowles đã phát hành lại B’Day vào 3 tháng 4 năm 2007 như là một ấn bản cao cấp hơn,[9] với 5 ca khúc mới và phiên bản tiếng Tây Ban Nha của "Irreplaceable" và "Listen".[10] Knowles cũng phát hành đĩa DVD của album với tên gọi B'Day Anthology (Tuyển tập B'Day) bao gồm video âm nhạc của 10 bài hát trong album B'Day.[10][11] Cô bắt đầu chuyến lưu diễn vòng quanh thế giới với tên gọi The Beyoncé Experience với trên 90 địa điểm. Buổi biểu diễn ở Staples Centre, Los Angeles vào ngày 2 tháng 9 năm 2007 với sự tham gia của các nghệ sĩ khách mời đặc biệt Jay-Z, Kelly Rowland và Michelle Williams - 2 thành viên còn lại của Destiny's Child - đã được thu lại và phát hành dưới dạng DVD mang tên "The Beyoncé Experience Live".[12]

Tại đêm trao giải Grammy năm 2007, B'Day đã mang lại cho Knowles một giải thưởng Grammy là Album R&B hiện đại xuất sắc nhất.[13] Tại lễ trao giải American Music Awards 2008 (Giải thưởng Âm nhạc Thường Niên Mỹ năm 2008), Knowles đã lập nên lịch sử khi trở thành nữ ca sĩ đầu tiên giành được giải thưởng International Artist Award (Giải thưởng Nghệ sĩ toàn cầu xuất sắc).[14] Knowles cũng trở thành người nghệ sĩ, người mẫu không chuyên đầu tiên được xuất hiện trên bìa của tạp chí Sports Illustrated ấn phẩm đặc biệt năm 2007.