2012 – 2015

Hương Tràm tham dự cuộc thi Giọng hát Việt năm 2012. Sau đêm phát sóng đầu tiên của chương trình tối ngày 8 tháng 7, với phần trình diễn xuất sắc ca khúc "I’ll always love you", cô nhận được sự lựa chọn của bốn vị giám khảo. Sau đó, cô chọn vào đội của Thu Minh. Sau khi đăng quang, cô cho biết cuộc thi The Voice là một bước ngoặt lớn trong cuộc đời mình và mong khán giả nhìn vào thành công của chương trình và nỗ lực của thí sinh.[7]

2016 – nay

Năm 2016, cô dự thi chương trình Hòa âm ánh sáng và đoạt giải vàng (Noo Phước Thịnh là quán quân). Sau đó cô ra mắt MV "Ngốc" và bài hát nhanh chóng trở thành hit. Đến cuối năm 2016, cô ra mắt bài hát Cho em gần anh thêm chút nữa, với giai điệu bắt tai, bài hát được bạn trẻ Việt Nam đón nhận.

Năm 2017 là một năm thành công đối với Hương Tràm, cô ra mắt bài hát Em gái mưa, tạo nên cơn sốt lớn trong cộng đồng âm nhạc Việt Nam. Những bản cover, những dự án parody xuất hiện khắp nơi và cụm từ “em gái mưa” trong giới trẻ cũng được hình thành. MV ngôn tình thoáng chút buồn của cô gái trẻ tuổi mới lớn này đã giúp Hương Tràm giành chiến thắng ở hạng mục MV của năm tại Lễ trao giải Cống Hiến 2018. Ngoài ra, cô còn là giám khảo Giọng hát Việt nhí 2017.

Đến tháng 6 năm 2018, Hương Tràm tung MV “Duyên mình lỡ” đạt được lượt xem "khủng" trên Youtube. Và để nhìn lại con đường ca hát của mình cô tổ chức liveshow đầu tiên “Hộp thư số 1”.

Ngày 5 tháng 5 trong buổi họp báo ra mắt MV “Ra là em quá mong manh”, Hương Tràm xúc động tuyên bố sẽ tạm dừng ca hát để sang Mỹ du học và có thể cho ra những sản phẩm mới không tù túng khán giả, thực hiện ước mơ và chữa lành vết thương lòng. Sau cuộc họp báo, có một tài khoản Facebook đã tiết lộ nguyên nhân thật sự Hương Tràm đi du học là cô đã mang thai một tháng và muốn trốn tránh dư luận Việt Nam. Phía đại diện của nữ ca sĩ vô cùng bức xúc vì tin đồn vô căn cứ ảnh hưởng đến danh dự nữ ca sĩ.