• Loại giọng: Lirico mezzo-soprano (nữ trung trữ tình).
• Quãng giọng: D3 - C#6 (2 quãng tám 5 nốt và nửa cung)
• Quãng trầm: D3 - A3
• Quãng belt giọng pha: G4 - F#5
• Quãng giọng óc: A4 - C#6
• Longest note (note dài nhất): 20 giây.
• Supported range (quãng hát được support): G3/G#3 ~ G4/G#4

Hồng Nhung sở hữu một giọng hát đẹp, mềm mại, ấm áp, có âm sắc riêng và làm nao lòng bao thế hệ người nghe. Giọng Hồng Nhung có độ vang sáng bẩm sinh, cách xử lý bài hát vô cùng tinh tế. Chính nhờ điều này mà nhiều khi hát, Hồng Nhung không cần phô diễn quá nhiều kỹ thuật thanh nhạc mà vẫn cuốn hút, vang vọng cả một khán phòng.

Dù không phải giọng contralto nhưng giọng Hồng Nhung phát triển khá tốt ở quãng trầm. Cô hát những nốt trầm rất đẹp, có sức nặng và những nốt trầm này được Hồng Nhung sử dụng để tạo nên lối hát tự sự (thương hiệu của giọng hát Hồng Nhung) rất cảm xúc, có chiều sâu.

Quãng trung của Hồng Nhung phát triển tốt, với nhiều đặc trưng riêng lúc thì nhẹ nhàng, trong trẻo, lúc lại mạnh mẽ, hùng tráng. Sở hữu chất giọng vang bẩm sinh dày dặn nên giọng Hồng Nhung rất bắt mic. Quãng trung của cô tuy không quá mạnh như nhiều giọng nữ trung khác nhưng lại có độ sáng lớn. Nhờ nội lực ngầm trong giọng hát kết hợp cùng chất giọng vang, sáng trời phú của mình nên lúc nào Hồng Nhung cũng hát một cách rất thoải mái mà vẫn nổi lên trên dàn nhạc cũng như những giọng ca khác nếu hát chung.
Và cũng vì thế nên dù hát hết sức bình thường, không cần mất nhiều sức, Hồng Nhung vẫn chưa từng một lần bị áp đảo trên sân khấu, ngay cả khi hát với những giọng ca to, khoẻ, nhiều lực như Thanh Lam, Thu Minh, Phương Thanh.

Ở những nốt cao, những nốt trên headvoice, Hồng Nhung hát rất bay bổng, mượt mà. Cô thường feel ở quãng này tinh tế và cảm xúc.

Nói về những note dài (long notes) thì có thể nói, ở Việt Nam không ca sĩ nào qua được Hồng Nhung. Do bẩm sinh hơi dài cộng với việc chăm chỉ luyện tập yoga nên Hồng Nhung có một làn hơi rất dài và cột hơi vô cùng chắc chắn. Điều này giúp tạo ra thế mạnh cho cô ở những quãng dài bất tận, biến nó thành đặc trưng riêng của mình. Hồng Nhung sở hữu nhiều long notes nhất nhạc nhẹ Việt Nam. Thường thì những ca sĩ ngân những note dài khoảng 10 giây đã là đáng khen rồi vậy mà Hồng Nhung có vô số lần ngân trên 10 giây và kỷ lục giữ note là 20 giây hơn. Chỉ với một làn hơi mà Hồng Nhung có thể phiêu, ngân dễ dàng những note ở quãng trung một cách ổn định, chưa bao giờ bị cụt hơi. Thậm chí để tạo ra chất riêng cho bài hát, Hồng Nhung ngân note dài mà không cần sử dụng kỹ thuật vibrato (rung giọng) như nhiều ca sĩ khác, điều này rất khó vì nếu không dùng kỹ thuật đó thì người ca sĩ thường khó giữ được note lâu, vậy mà cô vẫn hoàn thành được xuất sắc, vẫn giữ được độ chắc khoẻ trong làn hơi ấy.

Ngay từ những năm thập niên 90, Hồng Nhung đã tiên phong vận dụng những kỹ thuật hát tân tiến của phương Tây vào với nhạc nhẹ như melisma, vocal runs,... để tạo ngẫu hứng cho những màn thể hiện. Sự vận dụng này có ảnh hưởng rất lớn đến nhạc Việt sau này.

Hồng Nhung có một ưu điểm là giọng mang sẵn âm hưởng dân ca quan họ Bắc Ninh. Nên khi hát những ca khúc quan họ, trong giọng hát của cô có sẵn nảy chữ và đổ hột mà điều này kể cả các ca sĩ khác vận dụng kỹ thuật hay luyến láy cũng không có được.
Ngoài ra, Hồng Nhung cũng kết hợp vào đó cả những cách hát nảy âm, đổ chữ của âm nhạc truyền thống vào nhạc nhẹ một cách khéo léo, đặc sắc.

Qua 30 năm ca hát, Hồng Nhung vẫn luôn nổi tiếng với cách hát tròn vành, rõ chữ mà vẫn thanh thoát, đậm chất Hà Nội nghe vô cùng dễ chịu. Hồng Nhung là người hát rất tự sự, giản dị, mộc mạc, chậm rãi, nhả chữ tinh tế, hát mà như kể chuyện, nên rất lôi cuốn, tạo cảm xúc lớn. Chính nhờ sự giản dị, nên nhiều ca sĩ hát lại các ca khúc của Hồng Nhung dù có dùng nhiều kĩ thuật cao siêu cũng không thể hay như cô.