مسیر حرفه‌ای بیلی با آهنگ Ocean Eyes که در سال ۲۰۱۵ و در سن ۱۳ سالگی منتشر کرد، آغاز شد. این آهنگ که با همکاری برادرش ساخته شده بود، در پلتفرم ساوندکلاود به طور گسترده ای پخش شد.
اولین آلبوم استودیویی او با نام ?When We All Fall Asleep, Where Do We Go در سال ۲۰۱۹ منتشر شد و به موفقیتی جهانی دست یافت.
بیلی با این آلبوم در مراسم گرمی ۲۰۲۰ تاریخ‌ساز شد و به‌عنوان جوان‌ترین هنرمندی که هر چهار جایزه اصلی گرمی را در یک شب برده، نامش ثبت شد.
سبک موسیقی منحصربه‌فرد بیلی، ترکیبی از پاپ الکترونیک، الکتروپاپ و آلترناتیو، همراه با استایل پوششی خاص و موضع‌گیری‌های اجتماعی او، نسل جدیدی از طرفداران را به خود جلب کرده است.
دومین آلبوم او Happier Than Ever در سال ۲۰۲۱ نیز با استقبال گسترده منتقدان و طرفداران روبرو شد.
بیلی درباره مبارزه‌اش با سندرم تورت، افسردگی و اضطراب صحبت کرده و به صدایی مهم برای آگاهی‌بخشی درباره سلامت روان تبدیل شده است. او همچنین در زمینه حقوق حیوانات و محیط زیست فعال است و رژیم گیاهخواری دارد.
در حال حاضر، بیلی به فعالیت موسیقایی خود ادامه می‌دهد و آلبوم سوم خود Hit Me Hard and Soft را در سال ۲۰۲۴ منتشر کرده است. او همچنین در زمینه طراحی لباس با برندهای معروفی همکاری داشته و در حوزه مستندسازی نیز فعال بوده است. بیلی با وجود سن کم، به یکی از تأثیرگذارترین هنرمندان نسل خود تبدیل شده است.
