De muziekcarrière van Gomez begon toen ze in 2007 het themalied opnam voor de soundtrack van 'Wizards of Waverly Place'. Vervolgens tekende ze een platencontract bij Hollywood Records en bracht in 2009 haar debuutalbum 'Kiss &Tell' uit, wat een commercieel succes was.
Haar daaropvolgende albums, waaronder 'A Year Without Rain' (2010), 'When the Sun Goes Down' (2011) en 'Stars Dance' (2013), maakten haar verder tot een succesvolle zangeres. Door de jaren heen werkte ze samen met verschillende artiesten, zoals Justin Bieber, Zedd en Marshmello, en bracht ze talloze hitsingles uit.
Naast haar solocarrière is Gomez betrokken geweest bij verschillende muzikale samenwerkingen en diende ze als uitvoerend producent voor soundtracks van enkele van haar films. Haar muziekcarrière is parallel gegroeid met haar acteercarrière, en ze blijft nieuwe muziek uitbrengen en optreden als zangeres.