Vanessa Carlton wird 1980 im US-Bundesstaat Pennsylvania geboren. Das Musiker-Gen bekommt sie bereits in die Wiege gelegt, ihre Mutter ist Pianistin und Musiklehrerin. Schon in jungen Jahren nimmt Vanessa Carlton Ballettunterricht und absolviert mit 14 sogar eine Ausbildung an der "School Of American Ballet" in New York. Trotzdem wird die US-Amerikanerin im Anschluss nicht etwa professionelle Tänzerin, sondern wendet sich stattdessen der Musik zu und startet eine Karriere als Sängerin.
In New York tritt Vanessa Carlton zunächst in einigen Clubs auf, bis sie vom Produzenten Peter Zizzo entdeckt wird. 2001 folgt ihr erster Plattenvertrag mit dem Label "A&M Records", nur ein Jahr später kommt das Debütalbum der Sängerin mit dem Titel "Be Not Nobody" heraus. Die Platte enthält Hitsingles wie "Ordinary Day" und "A Thousand Miles" – für diesen Song kann sich Vanessa Carlton 2003 auch drei "Grammy"-Nominierungen auf den Steckbrief schreiben, unter anderem für die "Single des Jahres".
2004 erscheint das zweite Studioalbum von Vanessa Carlton mit dem Titel "Harmonium", das jedoch nicht an den Erfolg ihres Erstlingswerks anknüpfen kann. In den Jahren 2007 und 2011 folgen die Platten "Heroes & Thieves" sowie "Rabbits on the Run".
2010 verkündet die Sängerin bei einem Auftritt in Nashville, dass sie bisexuell sei. Im Herbst 2013 teilt Vanessa Carlton mit, dass sie mit ihrem Verlobten John McCauley das erste gemeinsame Kind erwartet – nur wenige Wochen später erleidet sie allerdings eine tragische Fehlgeburt. Im Dezember 2013 heiratet die Sängerin John McCauley.