Tori Kellys Eltern waren beide Musiker und so begeisterte sich die Tochter schon früh für die Musik. Mit zehn Jahren nahm sie an Star Search teil. Zwei Jahre später siegte sie in einer ähnlichen Castingshow namens America’s Most Talented Kids. Dadurch gewann sie einen Plattenvertrag, der jedoch nicht umgesetzt und in beiderseitigem Einvernehmen aufgelöst wurde. 2010 bewarb sie sich noch einmal bei einer Castingshow, bei der neunten Staffel von American Idol, kam aber nicht unter die 24 Finalisten der Fernsehshow.
Danach begann sie ihre eigenen Songs zu schreiben und sie bei der Videoplattform YouTube zu veröffentlichen. Sie schuf sich schnell eine große Gefolgschaft von über eine Million Abonnenten und erreichte Zugriffszahlen von über 24 Millionen für eine Coverversion des Songs "Thinkin’ ’Bout You" von Frank Ocean. Schließlich veröffentlichte sie über das Internet auch eigene EPs. Ihre erste EP "Handmade Songs by Tori Kelly" erreichte Platz neun der Heatseeker-Charts.
Seit 2013 wird Kelly von Scooter Braun professionell gemanagt und sie unterschrieb im selben Jahr einen Plattenvertrag mit Capitol Records. Dazu trat sie auch live auf mit ihrer Musik und konnte im Vorprogramm von Jewel, Ed Sheeran und Sam Smith spielen. Ihre erste Labelveröffentlichung machte sie mit einer weiteren EP mit dem Titel "Foreword". Ende 2013 stieg sie in die Top 20 der US-Albumcharts ein.
Am 23. Juni 2015 veröffentlichte Kelly ihr Debütalbum "Unbreakable Smile", welches in den USA den zweiten Platz der Charts erreichte. Das Album wurde am 16. Oktober 2015 weltweit veröffentlicht. Es kam in Australien und Neuseeland in die Top 10 und konnte sich auch in einigen europäischen Ländern in den Charts platzieren.
Tori Kelly war Anfang 2016 für einen Grammy in der Kategorie Best New Artist und für einen People’s Choice Award unter der Kategorie Best Breakout Artist nominiert. Anlässlich Prince’ Tod am 21. April 2016 fand am 13. Oktober 2016 in Saint Paul (US-Bundesstaat Minnesota) im Xcel Energy Center ein Tribute-Abend zu Ehren des Musikers statt, an dem unter anderem auch Kelly auftrat.