Dopo un lungo periodo di crescita musicale nell'ambiente fiorentino e toscano, Irene Grandi fa il suo debutto a Sanremo Giovani nel 1993 all'età di 24 anni ed esce con il suo primo album nel '94, seguito da un secondo nel '95 e un terzo nel '97, collaborando strettamente con l'autore Telonio e il produttore artistico Dado Parisini e riscuotendo un grande successo di pubblico e critica.
Il suo quarto disco, prodotto da Gigi De Rienzo, contiene il brano "La tua ragazza sempre", firmato da Rossi/Curreri, pezzo con il quale partecipa a Sanremo classificandosi seconda.
La sua prima raccolta è del 2001 e si intitola "Irek": contiene gli inediti "Per fare l'amore" e "Sconvolto così". Lo stesso anno incanta centomila persone al Jammin' Festival di Imola, aprendo per l'amico Vasco. La collaborazione con Vasco porta alla pubblicazione di "Prima di partire per un lungo viaggio", title track dell'album successivo (2003).
Il 2005 è l'anno di "Indelebile" che contiene la hit "Lasciala andare" e il 2007 della seconda raccolta di successi, "Irenegrandi.hits", album contenente "Bruci la città", brano che diventerà presto uno dei brani di Irene più amati dal pubblico.
Nel 2008 esce l'album "Canzoni per Natale" col quale Irene porta in Italia la tradizione internazionale dei dischi natalizi. Nello stesso anno, esce la prima autobiografia ufficiale di Irene Grandi, intitolata "Diario di una cattiva ragazza". 
Nel 2010 Irene torna a Sanremo dopo 10 anni con "La cometa di Halley", brano che anticipa il nuovo album di inediti "Alle porte del sogno". 
Nel 2011 l'artista scrive un pezzo per Tiziano Ferro, "Paura non ho".
Nel 2012 esce "Irene Grandi & Stefano Bollani", disco nato dalla collaborazione e dall'amicizia ventennale con il celebre pianista: un progetto di solo piano e voce in cui i due artisti interpretano famosi brani e standard di mondi diversi, dal Brasile all'Europa. 
Oltre che con Vasco Rossi, Irene ha collaborato con moltissimi artisti italiani (tra gli altri Pino Daniele, Jovanotti, Edoardo Bennato, Luciano Pavarotti, Francesco Bianconi, Elio e le Storie Tese, Eros Ramazzotti e, in molte occasioni, con Stefano Bollani) e internazionali (Youssou N'Dour, Patti Smith, Hector Zazou, James Reid).
Nel 2015 ha partecipato al 65° Festival della Canzone Italiana di Sanremo con il brano "Un vento senza nome", di cui è anche autrice, title track dell'omonimo album. 
Nel 2018 esce il disco "Lungoviaggio", coronamento di un progetto che nasce dall'incontro del duo Pastis dei fratelli Marco e Saverio Lanza (rispettivamente fotografo e musicista attivi da lungo tempo nell'ambito della videoarte) con Irene Grandi. Un visual album che si avvale anche degli speciali contributi dell'astronauta Samantha Cristoforetti, dello scrittore Tiziano Terzani (postumo), di Vasco Rossi e della cantautrice Cristina Donà.
Il 31 maggio 2019 esce "Grandissimo" disco che celebra i 25 anni di carrieradi Irene Grandi, una carriera fatta di importanti incontri che hanno dato vita a canzoni che sono divenute classici della canzone italiana. Un racconto musicale che si compone di brani inediti, duetti con importanti artisti italiani e internazionali (Loredana Bertè, Stefano Bollani, Carmen Consoli, Levante, Fiorella Mannoia e Sananda Maitreya aka Terence Trent D'Arby) e grandi successi interamente rivisitati.
La lunga carriera discografica dell'artista toscana è sempre stata accompagnata da un'importante attività live, partecipazioni televisive o a grandi eventi e tour teatrali, in cui Irene Grandi ha coinvolto ampie platee grazie ad un carisma naturale ed una voce dal timbro caratteristico e potente. Sempre curiosa e con uno spirito intrepido è un'artista pop trasversale, che si è avvalsa di autori emergenti e musicisti di livello internazionale che hanno contribuito ad arricchire la sua personalità eclettica e spontanea al tempo stesso.