Premier album : Entre nous

Valéry Zeitoun lui présente Rick Allison (producteur de Lara Fabian), qui lui écrit Entre nous. Le titre est enregistré à Montréal. Sorti en janvier 2003, le single se classe n^o 1 du Top 50 et s'écoule à plus de 250 000 exemplaires^[3]. Le 13 mars 2003 sort l'album Entre nous, réalisé à Toulouse, qui contient notamment les titres Je vais te chercher et Si j'avais su t'aimer. Certifié disque de platine, l'album se vend à plus de 450 000 exemplaires en France^[4].

Le 21 juin 2003, elle se produit sur scène pour la première fois devant un public de plus de 100 000 personnes aux Champs-Élysées, pour la Fête de la musique 2003. Durant l'été, Johnny Hallyday l'invite à chanter avec lui le titre Je te promets lors de sa tournée des stades^[5] pour célébrer ses 60 ans.

Après avoir effectué ses premières scènes au Casino de Paris les 20 et 21 janvier 2004, elle est alors nommée aux NRJ Music Awards dans la catégorie Révélation francophone de l'année, et aux Victoires de la musique dans la catégorie Album révélation de l'année. En mai 2004, Michel Sardou l'invite à venir chanter en duo son titre Musulmanes, lors d'une émission consacrée au chanteur. Elle participe également au Cœur des Femmes, album caritatif au profit de l’association Laurette Fugain.

La même année, elle interprète le générique français du film Le Jour d'après, qui atteint la 7^e place du Top 50.

2004 : Dis-moi que tu m'aimes

Le 12 octobre 2004 sort l'album Dis-moi que tu m'aimes, qui contient 15 titres, dont deux écrits par Jean-Paul Dréau (Je ne sais pas son nom, Le mot fin), célèbre compositeur de Michel Polnareff et Elton John, ainsi que plusieurs signés par Rick Allison, Marc Lavoine (Retomber amoureux), Jean-Félix Lalanne et Lara Fabian (Dis-moi que tu m'aimes), mais aussi une reprise de Michel Sardou, Je viens du sud, qui connaîtra un grand succès et se classera n^o 2 au Top 50, permettant à l'album de s'écouler à plus de 750 000 ventes. Elle est nommée aux NRJ Music Awards dans la catégorie Artiste féminine francophone de l'année.

Après avoir participé au Collectif A.S.I.E (Artistes Solidaires Ici pour Eux) pour venir en aide aux victimes du tsunami dans l'océan Indien, avec la chanson Et puis la Terre, ainsi qu'au concert des Enfoirés, elle se produit sur la scène de l'Olympia, dont sera tiré l'album Live à l'Olympia, qui s'écoulera à 125 000 copies.

Elle reçoit au mois de septembre l'étoile Chérie FM de l'émotion live, lors d'une cérémonie parrainée par Céline Dion et Phil Collins, à Paris.

2006 : Le Miroir

Chimène Badi sort son troisième album le 27 novembre 2006, Le Miroir, précédé par un premier extrait, Tellement beau (adaptation française du titre Would I know de Céline Dion repris également par Charlotte Church). L'album connaît un succès moins important que le précédent, ne s'écoulant qu'à 200 000 exemplaires^[4], soutenu par les titres Le miroir, Pourquoi le monde a peur et Malgré tout.

Elle enregistre un duo avec Michel Sardou, Le chant des hommes^[6], puis en 2008 elle interprète la chanson Le miracle pour le livre-disque Killian et le mystère de la forêt de Muriel Hermine.

2010 : Laisse-les dire

L'album Laisse les dire, sorti le 3 mai 2010 sous le nom Chimène, est réalisé par Scott Jacobi et enregistré entre la Belgique, la France et New York^[7]. Cet album, plus intime et autobiographique, marque un virage musical, la chanteuse préférant opter pour des rythmes plus soul et jazzy.

Quatre singles sont tirés de cet album (Laisse les dire, En équilibre, Plus de devoirs que de droits et D'une fille à sa mère), permettant au disque de s'écouler à près de 100 000 copies^[4].

2011 : Gospel & Soul

Chimène Badi en 2011.

Gospel & soul, un album de reprises de standards américains et français sur lequel elle est accompagnée par la chorale Liberty Gospel, sort le 21 novembre 2011. Elle s'envole pour New York et enregistre un duo avec Billy Paul sur Ain't No Mountain High Enough^[8]. Le disque reçoit un bel accueil public et critique, et est certifié triple disque de platine pour 300 000 albums vendus^[9],[10]. Ce cinquième album marque le début d’une nouvelle vie pour la chanteuse qui, souvent moquée par le passé pour ses rondeurs, affiche désormais une silhouette délestée de trente kilos^[11] et ose porter sur scène des tenues plus sexy.

En 2012, elle est invitée par Lionel Richie pour interpréter en duo une reprise de Say You, Say Me et assure à Québec le 6 juillet 2012 la première partie de son concert devant plus de 100 000 personnes. La veille, elle est présente à l'ouverture du Festival d'été de Québec au Canada.

À l'automne 2012, elle participe à la troisième saison de l'émission Danse avec les stars sur TF1, aux côtés du danseur Julien Brugel, et termine huitième de la compétition. « Déstabilisée » par le programme, elle confie « ne pas être mécontente » que l'émission se finisse^[12],[13], même si elle s'est « dépassée »^[14]. À l'issue de cette émission, elle se sépare des services de Valéry Zeitoun qui l’aurait forcée à y participer pour faire la promotion de l'album^[11].

Elle entreprend la tournée de son spectacle Gospel & Soul en France et se produit à l'Olympia le 3 décembre 2012, ainsi que les 25, 26 et 27 janvier 2013.

Le 25 février 2013, elle figure sur l'album Duophonique de Roch Voisine, où ils interprètent le titre Je te serai fidèle. Au printemps 2013, elle intègre The Voice en tant que coach vocal pour l'équipe de Florent Pagny, au moment des battles^[15]. À l'occasion du retour de Popstars sur D8, elle déclare avoir « été sollicitée pour être dans le jury », mais décline l'invitation, faute de temps^[16].

Alors en tournée depuis 2012, Chimène Badi annonce en juillet 2013 annuler l'intégralité de sa tournée, souffrant des cordes vocales^{[17],[18],[19]}.

En 2014, Chimène Badi rejoint le fauteuil de coach dans The Voice Belgique Saison 4^[20]. Elle en sortira avec le vainqueur Florent Brack^[21].

2015 : Au-delà des maux

Chimène Badi en concert au centre commercial Villabé A6 en juin 2016.

Le sixième album de Chimène Badi, Au-delà des maux, sort le 4 septembre 2015, précédé par les singles Mes silences et Elle vit. Enregistré à Los Angeles, l'album comporte notamment des collaborations avec Zaho et Emmanuel Moire, Frazer T. Smith (qui a écrit Set Fire To The Rain pour Adèle), Toby Gad (qui a écrit All Of Me pour John Legend et Emili Sande)^[22].

Malgré de bonnes critiques et les collaborations internationales, l'album est un échec (25 000 exemplaires vendus).

En mai 2016, elle intègre la troupe de Cats^[23] pour 35 représentations où elle reprend le rôle de Grizabella en interprétant le titre Memory rendu mondialement célèbre par Barbra Streisand (adapté en français sous le titre Ma Vie)^[23],[24].

2017-2018 : Méditerranéennes et Chimène

En 2017, elle participe à l'album concept de Julie Zenatti, Méditerranéennes, et part en tournée avec la chanteuse afin de promouvoir ce disque.

En décembre 2018, lors de la conférence de presse Destination Eurovision 2019, Chimène Badi est annoncée comme participante à la sélection nationale face à 17 autres artistes pour représenter la France au Concours Eurovision de la chanson 2019, avec la chanson Là-haut. Elle finit troisième des présélections, avec 115 points, distancée par Seemone et Bilal Hassani^[25].

L'album Chimène, sorti le 19 avril 2019, est un échec commercial (10 000 exemplaires vendus)^[26].

L'année suivante, paraît une compilation intitulée Entre nous.

2023 : Album hommage à Édith Piaf

Le 20 janvier 2023,Chimène Badi publie un album en hommage à Édith Piaf, Chimène chante Piaf.