Дасти родилась и выросла в Лондоне. Прозвище Dusty (пыльная) она получила ещё в детстве, вероятно потому, что была несносным ребёнком. Она любила слушать американский джаз, а её любимой певицей была Пегги Ли. Первый профессиональный музыкальный опыт Дасти получила в вокальной группе «Lana Sisters», в которой проработала с 1958 по 1960 годы. В 1960 году ушла в коллектив «The Kensington Squares», состоящий из её брата Тома и его друга Тима Филда, который был переименован в фолк-трио «The Springfields». Там она взяла себе псевдоним Дасти Спрингфилд, а её брат — Дайон О’Брайен. Первый свои контракт они подписали с компанией «Philips Records». После того как Тим Филд оставил группу, его заменил Майк Хёрст, и трио стало ещё более успешным. Вскоре, благодаря своим хитам «Breakaway», «Bambino» и «Island of Dreams», «The Springfields» стала одной из самых популярных групп в Великобритании. В 1962 году они добились небольшого успеха в США с песней «Silver Threads and Golden Needles», что стало большим достижением британской музыки до появления «Beatles». Однако несмотря на такой успех в 1963 году трио распалось.
Её первый одиночный сингл «I Only Want To Be With You» был записан спустя несколько дней после распада группы и стал очень популярным в Великобритании и США. Далее последовали не менее успешные « Stay Awhile», «I Just Don’t Know What To Do With Myself» и «Losing You».
А в 1987 году Дасти Спрингфилд — уже, казалось бы, пережившая все свои звёздные часы, — вновь обретает популярность благодаря сотрудничеству с британским поп-дуэтом Pet Shop Boys. Их совместный сингл «What Have I Done To Deserve This?» поднялся на второе место в национальном хит-параде Великобритании.
В 1994 году у Дасти констатировали рак груди. Она прошла курс лечения и болезнь отступила, но вновь вернулась в 1997 году. Дасти перестала с ней бороться и 2 марта 1999 умерла в возрасте 59 лет.