Delta Lea Goodrem nació en Sídney el 9 de noviembre de 1984. Sus padres, Lea Parker y Denis Goodrem, accedieron a que con solo 7 años participara en un anuncio de la empresa de juguetes Galoob junto a otra futura artista australiana, Bec Hewitt. Poco después comenzó a tocar el piano; fue a clases de canto, baile e interpretación; y continuó apareciendo en la tele, tanto en anuncios de Optus y Nesquik, como en series de televisión: tuvo papeles secundarios en Hey Dad..!, A Country Practice y Police Rescue.

Mientras vivía en Glenhaven, asistió al colegio Hills Grammar School, situado en la vecina localidad de Kenthurst, desde preescolar hasta el final de la secundaria. A los trece años, Goodrem grabó un CD con cinco canciones, financiado con los ingresos de sus trabajos en televisión. Lo envió al club de fútbol australiano Sydney Swans (del que Goodrem es seguidora) y ellos se lo enviaron al cazatalentos Glenn Wheatley. Wheatley firmó con Goodrem un contrato de desarrollo artístico con el sello discográfico independiente Empire Records.

Entre junio de 1999 y septiembre de 2000, Goodrem trabajó con los productores Paul Higgins y Trevor Carter en trece temas para un álbum que se iba a titular Delta. Un informe posterior sobre estas sesiones describía a Goodrem como «una ambiciosa joven de 15 años deseosa de emular el sonido pop de las Spice Girls, Britney Spears y Mandy Moore». La mayoría de las canciones fueron compuestas por Carter, aunque Goodrem coescribió dos y creó ella misma el tema Love. Goodrem realizó una sesión de fotos para el álbum (algunas de las fotos han salido a la luz) y grabó un videoclip casero para Say, que desde entonces se ha filtrado en internet. Higgins llevó el álbum a la compañía Village Roadshow, que se ofreció a comercializarlo y distribuirlo, pero el acuerdo fue bloqueado por los padres de Goodrem. El álbum aún no ha salido a la luz y fue objeto de una demanda en 2004.

Posteriormente, Sony apostó por ella cuando solo tenía 15 años y lanzó su primer álbum de estudio, Innocent Eyes (2003), que logró posicionarse en lo más alto de las listas de Australia y Reino Unido. Se convirtió en uno de los álbumes de mayor venta en la historia de la música en Australia, con más de 4 millones de copias vendidas en todo el mundo. Así mismo, los cinco sencillos del disco: Born to Try, Lost Without You, Innocent Eyes, Not Me, Not I, y Predictable alcanzaron el número 1 de las listas australianas y tres de ellos llegaron al top 10 de las listas británicas. Esto le dio el récord de ser la primera artista en tener cinco singles en el #1 con un álbum debut. Además, ganó el premio al Álbum Más Vendido en los premios ARIA dos años consecutivos y batió el récord de siete premios para una artista femenina en una misma edición de los ARIA. Delta fue galardonada con el premio ARIA a la Artista de la Década, tras haber vendido más álbumes y sencillos que cualquier otro artista nacional o internacional en ese periodo.

Paralelamente le diagnosticaron linfoma de Hodgkin, un tipo de cáncer. Esto la obligó a tomarse un descanso en su carrera para someterse a tratamiento. Como no se encontraba bien para actuar en los premios ARIA, el cantante Darren Hayes interpretó Lost Without You a modo de homenaje, lo que conmovió profundamente a Goodrem, que no pudo evitar las lágrimas.

Tras anunciar a finales de diciembre de 2003 que su enfermedad se encontraba en remisión, Goodrem comenzó a trabajar en su segundo álbum de estudio. Poco después recibió dos nominaciones en los Premios Logie de 2004, incluida una nominación a Personalidad Más Popular de la Televisión Australiana. En septiembre de 2004, se convirtió en la imagen de la marca de refrescos Pepsi en Australia, llegando a aparecer en el propio producto, en vallas publicitarias y en anuncios de televisión, además de ofrecer un espectáculo exclusivo para los ganadores de un concurso. En octubre, Goodrem lanzó su propia línea de lencería, llamada Delta by Annabella.

El segundo álbum de estudio de Goodrem, Mistaken Identity, salió a la venta en Australia el 8 de noviembre de 2004 y también fue un éxito rotundo. Obtuvo cinco discos de platino por haber vendido 350 000 copias. El álbum permaneció 46 semanas entre los cincuenta primeros en las listas de ventas nacionales. También alcanzó el puesto número siete en Nueva Zelanda y llegó al 25 en el Reino Unido. El primer sencillo del álbum, Out of the Blue, coescrito y producido por Guy Chambers, se publicó antes que el álbum, el 8 de octubre de 2004. Out of the Blue debutó en el número uno de la lista ARIA de sencillos y en la posición nueve en el Reino Unido. Este fue el sexto sencillo consecutivo de Goodrem en llegar a lo más alto en Australia, donde fue certificado como disco de platino. El dueto con el que era su novio en aquel momento, el irlandés Brian McFadden del grupo Westlife, Almost Here, que también se recoge en este álbum, tuvo una gran acogida en la Isla Esmeralda. Gran parte del álbum, en particular Extraordinary Day, se inspiró en su lucha contra el cáncer. Al recordar ese periodo de su vida, Goodrem comentó: «Es extraño ver fotos de aquella época. En cierto modo, el hecho de que estuviera tan enferma era algo muy evidente, y sin embargo lo mantuve en la más estricta intimidad. Nadie me vio durante los días en los que estuve realmente mal. Tenía 18 años cuando me diagnosticaron el cáncer y mi música estaba triunfando en mi país y en el Reino Unido. Fue un año muy bipolar».

En marzo de 2005, Goodrem protagonizó su primer papel cinematográfico en Hating Alison Ashley, una película basada en la novela infantil de 1984 de Robin Klein, en la que ella interpretaba al personaje principal. La película no funcionó bien en taquilla y tampoco recibió buenas críticas; algunos expertos calificaron la interpretación de Goodrem de demasiado robótica y distante. En abril de 2005, Goodrem se trasladó a Nueva York para lanzar su carrera en Estados Unidos con una versión reelaborada de Lost Without You. Apareció en los dos últimos episodios de la efímera serie estadounidense North Shore en un intento por ganar mayor notoriedad. Lost Without You alcanzó el puesto número dieciocho en la lista Billboard Adult Contemporary.

En julio de 2005, emprendió su primera gira de conciertos como cabeza de cartel por Australia, The Visualise Tour, en la que actuó ante 80 000 personas a lo largo de diez conciertos. The Visualise Tour: Live in Concert salió a la venta en noviembre y se convirtió en el segundo DVD de Goodrem en alcanzar el número uno.

El 15 de marzo de 2006, Goodrem interpretó una nueva canción, Together We Are One, en la ceremonia de inauguración de los Juegos de la Commonwealth ante 80 000 espectadores y hasta 1500 millones de telespectadores en todo el mundo. El tema, compuesto expresamente para el evento, se publicó en Australia, donde alcanzó el segundo puesto en la lista ARIA de sencillos. Dicha actuación fue seguida por una campaña de promoción que la llevó por Japón y el Reino Unido, concluyendo con un concierto de Nochebuena en Melbourne.

En 2007, lanzó su tercer álbum, Delta, con un estilo más ligero y centrado en el pop. El disco debutó en el número uno en Australia y logró múltiples certificaciones de platino. Su sencillo principal, In This Life, también alcanzó el número uno. Otros singles destacados fueron Believe Again y You Will Only Break My Heart. Goodrem promocionó el álbum internacionalmente, especialmente en Japón y Estados Unidos, donde logró entrar en listas de Billboard. Entre 2009 realizó la gira Believe Again Tour y lanzó un DVD del concierto. También colaboró con Olivia Newton-John en una canción benéfica.

En 2011, se unió como coach a The Voice Australia, donde trabajó junto a artistas como Keith Urban y Seal. Aunque fue popular, algunas de sus decisiones fueron criticadas. Un año más tarde lanzó su cuarto álbum, Child of the Universe, que debutó en el número dos en Australia e incluyó éxitos como Sitting on Top of the World y Wish You Were Here. Realizó una gira acústica y también publicó música navideña. En los años siguientes continuó en televisión, participó en The Voice Kids y colaboró con artistas como Ricky Martin y Andrea Bocelli.

Entre 2015 y 2019, regresó a The Voice Australia como coach, ganando varias temporadas. En 2016 lanzó su quinto álbum Wings of the Wild, cuyo sencillo Wings alcanzó el número uno. También debutó en teatro musical interpretando a Grizabella en Cats, apareció en series de televisión y fue embajadora de eventos deportivos. En 2018 protagonizó una película biográfica sobre Olivia Newton-John y lanzó un álbum de versiones.

En 2020, lanzó el sencillo benéfico Let It Rain para ayudar a las víctimas de los incendios en Australia. Ese mismo año publicó canciones como Keep Climbing y Paralyzed, que forman parte de su etapa más emocional y reflexiva previa al álbum Bridge over Troubled Dreams (2021). Durante la pandemia realizó conciertos virtuales y posteriormente llevó a cabo su gira en 2022, con gran éxito aunque con algunas cancelaciones por el COVID-19. También lanzó un álbum navideño (Only Santa Knows) y realizó especiales televisivos.

Desde 2023, Goodrem se convirtió en artista independiente tras dejar su discográfica. Lanzó nueva música como Back to Your Heart y realizó giras por Europa y Australia, incluyendo una celebración por el aniversario de su álbum debut Innocent Eyes. También protagonizó la película de Netflix Love Is in the Air, que fue bastante popular. En 2024 y 2025 continuó con conciertos y giras internacionales. Este 2026 ha sido seleccionada por la SBS para representar a Australia en Eurovisión 2026 con la canción Eclipse.

Goodrem hace de la solidaridad un eje central en su vida a través de la filantropía y de su Fundación Delta Goodrem, que busca difundir la amabilidad, la esperanza y el apoyo para quienes enfrentan enfermedades, dificultades y desigualdad. Ha sido una firme defensora de la investigación contra el cáncer y del personal sanitario, especialmente mediante iniciativas como el programa de becas en terapia celular y el programa de reconocimiento a enfermeros. Además, fue nombrada Miembro de la Orden de Australia (AM) por su “importante servicio al sector sin fines de lucro y a las artes escénicas”.

En 2025 se casó con el guitarrista Matthew Copley. Tiene un hermano pequeño, Trent, quien es Entrenador jefe de la Academia de los Sydney Swans, el equipo de fútbol australiano del que también Delta es fanática.