Người được coi là thành công nhất với nhạc Phạm Duy cho đến nay là Thái Thanh. Thái Thanh hát nhạc Phạm Duy từ những ngày đầu ông sáng tác, bà đã biểu diễn và ghi âm hàng trăm bài. Từ những ca khúc cho quê hương như Tình ca, Nhớ người thương binh, Người về, Về miền Trung, Quê nghèo, Tình hoài hương,..., những bài có âm điệu phức tạp như Đường chiều lá rụng, Chiều về trên sông... đến tình ca đôi lứa như Ngày xưa Hoàng Thị, Nghìn trùng xa cách, Kiếp nào có yêu nhau, Trả lại em yêu, Đừng xa nhau... giọng hát của bà, với phong cách hàn lâm trên chất liệu dân ca, rất phù hợp với loại tân nhạc xây dựng trên hơi thở nhạc dân tộc của Phạm Duy. Nhạc Phạm Duy - giọng Thái Thanh đã là sự kết hợp tiêu biểu nhất của tân nhạc Việt Nam suốt nhiều thập kỷ.

Sau Thái Thanh, phải nói đến ca sĩ Duy Quang, con trai Phạm Duy và cũng là một trong những người trình bày nhiều ca khúc của Phạm Duy nhất. Duy Quang bắt đầu hát từ những ca khúc dành cho sinh viên, phổ thơ Nguyễn Tất Nhiên. Thời gian sau biến cố 1975, ông tiếp tục hát những ca khúc về tình yêu, thân phận, tâm linh, và cả nhạc mang yếu tố chính trị. Đến khi Thái Thanh ngưng hoạt động, Duy Quang là người đã tiếp tục dòng nhạc Phạm Duy với vai trò trụ cột của những đêm nhạc Phạm Duy, và cũng là giọng hát chính của các đĩa hát Ngục ca, Thiền ca, Kiều ca.

Ngoài hai danh ca trên, còn nhiều ca sĩ thể hiện thành công cũng như gặt hái tên tuổi từ dòng nhạc Phạm Duy như Duy Khánh với những bài đậm màu dân ca: Nhớ người thương binh, Bà mẹ phù sa, Về miền Trung, Con đường cái quan, mẹ Việt Nam, Ngày trở về,... Danh ca Anh Ngọc với những bản nhạc tiền chiến, nhạc chiến tranh cũng như tình ca đôi lứa trong các chương trình thu phát trên đaì Sài Gòn, đặc biệt ông cũng là người đầu tiên trình bày bản nhạc Tình ca đến với công chúng. Nữ danh ca Khánh Ly cũng có rất nhiều ca khúc Phạm Duy thành công như Xuân Thì, Khối tình Trương Chi, Còn gì nữa đâu, 54-75, Bên Ni Bên Nớ...; Lệ Thu thì có Thuyền viễn xứ, Ngậm ngùi, Nước mắt mùa thu, Mộ khúc... gần như đóng đinh với tên tuổi của bà. Tuấn Ngọc là giọng hát lớn của giai đoạn sau 1975 cũng kịp để lại dấu ấn lớn trong dòng nhạc Phạm Duy với Tiễn em, Hẹn hò, Kiếp nào có yêu nhau, Nắng chiều rực rỡ, Trăng sao rớt rụng.... Julie Quang với Mùa thu chết, Yêu tinh tình Nữ, Huyền thoại trên một vùng biển; Elvis Phương với Áo anh sứt chỉ đường tà, Kỷ vật cho em, Tâm sự gửi về đâu, Tình hờ, Yêu em vào cõi chết, Con quỳ lạy chúa, Còn chút gì để nhớ, Vết thù trên lưng ngựa hoang; Khánh Hà với Nghìn trùng xa cách, Nha Trang ngày về, Kiếp nào có yêu nhau, Thái Hiền thì nổi danh khoảng thập niên 1970 với những bài nhạc Phạm Duy sáng tác cho "tuổi ô mai" và sau 1975 với rất nhiều bản thu cho những ca khúc Phạm Duy ít người hát. Hà Thanh với Hoa xuân. Thanh Thúy với Phố buồn. Kim Tước, Quỳnh Giao, Mai Hương, hát những bài nhạc bán cổ điển được giới thưởng ngoạn đánh giá cao. Danh ca Lê Dung trong nước, tuy rằng hoạt động trong giai đoạn nhạc Phạm Duy bị cấm nhưng cũng đã cho ra đời "chui" một vài bản nhạc tình của Phạm Duy như Mộ khúc, Nghìn trùng xa cách và được đánh giá tốt. Gần đây có các ca sĩ Ngọc Anh với Giết người trong mộng, Bích Liên, Mộng Thủy,... thường hát những ca khúc Phạm Duy ở hải ngoại.

Sau khi nhạc Phạm Duy được cấp phép tại Việt Nam, thì những ca sĩ trẻ trong nước như Mỹ Linh, Quang Linh, Nguyên Thảo, Quang Dũng, Đức Tuấn,... là những người thường biểu diễn trong những đêm nhạc Phạm Duy cũng như thu âm nhạc Phạm Duy.  

Vinh danh nhạc sĩ Phạm Duy

Đặc biệt, Trung tâm Thúy Nga đã từng thực hiện để vinh danh dòng nhạc của ông:

• Paris By Night 19: Tác phẩm và Con người Phạm Duy
• Paris By Night 30: Phạm Duy 2 - Người tình
• Paris By Night 73: Song ca đặc biệt - The Best of Duets