Детство и юность Бебель Жилберту прошли в Рио-де-Жанейро, Бразилия. Она начала заниматься пением с подачи матери и в возрасте семи лет записала пару песен для её первого сольного альбома «Miucha». В девять Бебель уже участвует вместе с Miucha и саксофонистом Stan Getz в джазовом фестивале в Нью-Йорке, в Карнеги-холл. Через некоторое время она осваивает театральные подмостки: выступает в популярных мюзиклах «Os Saltimbancos» (и участвует в записи саундтрека для него) и «Pirlimpimpim». Позже Бебель поступила в экспериментальную театральную труппу, дающую представления с цирком Circo Voador (Летающий цирк) в Ipanema Beach. Там она познакомилась и подружилась с певцом и композитором Cazuza, ставшим в 1980-е одной из самых известных рок-звёзд Бразилии.
В это время Жилберту начала писать песни в соавторстве с Cazuza и D?. Одна из их песен — «Preciso Dizer Que Te Amo» — стала национальным хитом и получила несколько музыкальных наград, в том числе звание лучшего сингла года по версии Brazilian Sharp Award. Вместе с соотечественником, певцом Pedrinho Rodrigues, в 1983 году Изабель участвует в создании альбома «Un Certo Geraldo Pereira». А через три года она записала на Warner Music свой первый миньон, который включал знаменитые песни «Preciso Dizer Que Te Amo» и «Mais Feliz».
В 1991 году Бебель переехала в Нью-Йорк, где приняла участие в проходившем в Бруклинской академии музыки шоу-трибьют бразильской звезде Кармен Миранде, с участием Laurie Anderson и Nan? Vasconcelos. В США, создав свою собственную группу, Жилберту стала осваивать нью-йоркскую сцену, выступая в престижных клубах и концертных залах, включая Линкольн-центр.
В 2006 году Изабель начала писать и продюсировать песни, которые потом стали частью её третьего альбома «Momento», выпущенного в апреле 2007-го. На этом альбоме Жилберту сотрудничала с британским продюсером Guy Sigsworth, а помогали ей друзья Didi Gutman и Sabina Sciubba из нью-йоркской группы «Brazilian Girls», а также «Orquestra Imperial» из Рио-де-Жанейро.
В августе 2009 года Бебель Жилберту выпустила четвёртый, последний на сегодняшний день, студийный альбом «All in One».
Певица также озвучила Еву, жену тукана Рафаэля, из мультфильма «Рио», который вышел в прокат в 2011 году.