Карли Элизабет Саймон (англ. Carly Elisabeth Simon) родилась 25 июня 1945 года в семье Ричарда Саймона, одного из основателей издательской компании Simon & Schuster. Музыкальную карьеру Карли начала в дуэте с сестрой Люси (позже получившей известность как автор музыки к бродвейской постановке «The Secret Garden»). Дуэт The Simon Sisters в 1964 году вошел в чарты с синглом «Winkin' Blinkin' and Nod». Сольный дебют Карли Саймон состоялся лишь в феврале 1971 года, когда вышел её первый, именной альбом. Сингл из него, «That’s the Way I’ve Always Heard It Should Be» («антибрачная» песня, написанная в соавторстве с Джекобом Бракманом) вошёл в первую десятку Billboard Hot 100, а два года спустя получил «золотой» статус.
Второй альбом Карли Саймон, Anticipation (#30 US), вышедший в ноябре 1971 года, обеспечил певице премию «Грэмми» в номинации «Дебют года» (Best New Artist). Третий альбом No Secrets (ноябрь 1972), записанный продюсером Ричардом Перри, поднялся на вершину списков «Биллборда», во многом благодаря успеху «You’re So Vain» (#1 Billboard Hot 100), песни-загадки (с рефреном: «Ты настолько тщеславен, что наверняка думаешь, что эта песня — о тебе»), возбудившей многочисленные пересуды относительно того, кому она могла быть посвящена. Мик Джеггер, один из обсуждавшихся «кандидатов», исполнил в ней партию бэк-вокала. «The Right Thing to Do», второй сингл из альбома, поднялся до #17.
Четвертый альбом Карли Саймон Hotcakes (январь 1974) поднялся в США до #3 US; вошёл в чарты и сингл «Mockingbird» (#5), исполненный ею с Джеймсом Тейлором, фолк-рок-исполнителем, ставшим в ноябре 1972 года мужем певицы. После успеха Playing Possum (апрель 1975, #10) и сингла из него «Attitude Dancing» (#21 US), шестой альбом, Another Passenger (июнь 1976), оказался в коммерческом отношении сравнительно неудачным. Но уже в 1977 Карли Саймон вернулась в чарты с «Nobody Does It Better» (#2 US), песней, ставшей главной музыкальной темой бондовского фильма «The Spy Who Loved Me».
Начиная с октября 1980 года, когда Саймон потеряла сознание на сцене от нервного истощения, её концертные выступления стали редкими. Альбом Torch (сентябрь 1981), составленный из джазовых кавер-версий, коммерческого успеха не имел. Но в 1982 году сингл «Why» (с песней из саундтрека к фильму «Soup for One»), спродюсированный участниками Chic вошёл в первую десятку «Биллборда». Год спустя в британских чартах появился сатирический сингл «Kissing with Confidence» Will Powers (псевдоним фотографа Линн Голдсмит): Саймон здесь исполнила партию ведущего вокала. Альбомы Hello Big Man (1983) и Spoiled Girl (1985) продавались плохо; в чартах певица появилась лишь в 1986 году — с ещё одной темой из фильма, «Coming Around Again»; год спустя альбом того же названия стал трижды платиновым. Песня «Let the River Run» из фильма «Working Girl» (1988) обеспечила певице премию «Грэмми». В 1990 году вышли альбом поп-каверов My Romance и Have You Seen Me Lately?, набранный из ориганального авторского материала. В 1992 году Саймон записалась для звуковой дорожки к фильму «This Is My Life».
В ноябре 1972 года Саймон вышла замуж за Джеймса Тейлора; они развелись в 1983 году.