1964 yılında İstanbul'da dünyaya geldi. 11 yaşında kolit hastalığına yakalandı. Işık Lisesi ve İstanbul Devlet Konservatuvarı'nda eğitim aldı. Mezun olduktan sonra çeşitli gruplarda ve Sezen Aksu'nun yanında vokalistlik yaparak profesyonel müzik yaşamına başlayan Erener, 1990'ların başında Sezen Aksu'nun desteğiyle adını duyurmaya başladı. Bu arada 1989'da "Sertab Altın" olarak Klip Grubu'yla "Hasret", 1990'da "Sen Benimlesin" şarkılarıyla iki kez Türkiye Eurovision elemelerine katıldı ama Türkiye'yi temsil edemedi. İlk albümü olan Sakin Ol'u 1992 yılında, La'l 1994 ve 1996'da Sertab Gibi albümlerini çıkardı. 2000 yılında Voice Male grubu ile Zor Kadın adlı şarkısını akapella tarzında söyledi ve dünya listelerinde şans aradı. Aynı yıl Bu Yaz adlı single'da Ricky Martin ile söylediği Private Emotion ve Yunan sanatçı Mando ile yaptığı Aşk/Fos adlı düetlere yer verdi. Fikret Kızılok'un bestelediği Kumsalda adlı parçasıyla sunduğu son albümü Turuncuyu 2001 Haziran ayında çıkardı. Sertab Erener 2003 Eurovision Şarkı Yarışması'nda Every Way That I Can adlı parçayla Türkiye'yi temsil etti ve Eurovision birincisi oldu. Eurovision birincisi olduktan sonra ilk ingilizce albümü olan No Boundaries'i çıkardı. Bu albümün içindeki "Here I Am" adlı parça da büyük ilgi topladı.
2005 yılında çoğunluğunu kendi söz ve müziklerinin oluşturduğu Aşk Ölmez adlı albümüyle bu kez daha olgun ve kendi halinde şarkılarla gündeme oturan Sertab, aynı yıl Eurovision için bir kez daha sahnedeydi. Everyway that I can, Eurovision Şarkı Yarışması 50.Yıl özel şovunda, 50 yılın Eurovision birincileri arasında en iyi 9.şarkı seçildi. 2003 Eurovision Şarkı Yarışması'nda Every Way That I Can adlı parçayla Türkiye'ye 1.lik getirmiştir. Mtv Avrupa Müzik Ödülleri 2007 de en iyi Türk Sanatçı dalında aday oldu.Rumeli Hisarı Konserleri'nde yıllar boyunca konserler vermiştir.
Candan Erçetin,Aşkın Nur Yengi,İzel,Funda Arar'la birlikte pop müzik dinleyicilerinin nezdinde yeni kuşağın pop divalarından biri olarak kabul edilmektedir.