Nasceu em São Paulo, Brasil, de uma família musical, sendo seu pai compositor, arranjador e musicólogo. Foi de seu pai que ela aprendeu a apreciar os compositores da música clássica brasileira, particularmente Heitor Villa-Lobos, Ernesto Nazaré e Orlando Silva.
Aos quinze anos de idade ela havia decidido se tornar uma música e no final da adolescência ela havia estudado teoria musical, bem como violão. Suas músicas revelam muitas influências, que incluem samba, valsa, choro, soul, ritmo e blues, hip hop, afrobeat e música electrojazz.
Em particular, ela cita como influências a música dos afro-americanos Billie Holiday, Ella Fitzgerald, Lauryn Hill, e Erykah Badu, assim como o brasileiro Jorge Ben.
Céu estava se apresentando no palco com grandes artistas e explorando o repertório das marchinhas (música carnavalesca da virada do século) por seus últimos anos de adolescência. Logo depois, ela se mudou temporariamente para Nova York, onde teve um encontro casual com o colega músico brasileiro Antônio Pinto. Mais tarde ela soube que ele era na verdade um primo distante. A relação deles foi renovada quando se juntou ao produtor principal Beto Villares, compositor da trilha musical do filme O Ano em Que Meus Pais Saíram de Férias (2007), para ajudá-la a gravar seu álbum. Pinto, que produziu a música “Ave Cruz” de Céu, é o compositor da partitura para dois filmes nomeados para o Oscar, Central Station (1999) e Cidade de Deus (2002).
Originalmente lançado em 2005 na Urban Jungle de São Paulo, Céu foi captado por Six Degrees/Starbucks/Hear Music nos EUA e Reino Unido, JVC no Japão e Harmonia Mundi na França e na Holanda. Por este álbum, Céu recebeu uma indicação ao Grammy Latino para “Melhor Artista Novo” em 2006 e uma indicação ao Grammy para Melhor Álbum de Música Mundial Contemporânea em 2008.
Em 2009, o seu aclamado segundo álbum Vagarosa alcançou o Nº 2 nas paradas da US Billboard’s World Music. Desde então o álbum foi nomeado para o Prêmio Grammy Latino 2010 de Melhor Álbum Pop Contemporâneo Brasileiro. Em 2010, Céu foi convidada por Herbie Hancock para gravar uma versão de “Tempo de Amor” para o álbum The Imagine Project.
Em 2011, ela contribuiu com uma versão da faixa “It’s a Long Way” em colaboração com Apollo Nove e N.A.S.A. para o mais recente álbum beneficente da Red Hot Organization, Red Hot + Rio 2. O álbum é uma continuação do Red Hot + Rio de 1996. Em 2012, Céu recebeu sua terceira indicação ao Grammy Latino para “Melhor Álbum Pop Contemporâneo Brasileiro” por seu terceiro álbum Caravana Sereia Bloom.
Em 2014, ela lançou no Brasil seu primeiro DVD/CD ao vivo intitulado Céu – Ao Vivo, o show foi filmado em agosto de 2014 em São Paulo e contém 15 faixas no total, incluindo as nunca antes lançadas versões cover dos clássicos de todos os tempos “Piel Canela” e “Mais Uma Noite de Amor”, imagens dos bastidores da banda e muito mais. Céu – Ao Vivo também inclui versões ao vivo dos maiores sucessos de Céu, “Lenda”, “Malemolência”, “10 Contados”, “Cangote” e “Baile de Ilusão”.
Em 2016, ela lançou seu quarto álbum de estúdio chamado Tropix. Combinando batidas eletrônicas com ritmos brasileiros, ela foi receber elogios da crítica de veículos como The Guardian e The New York Times. Ela também ganhou, no mesmo ano, seu primeiro Grammy Latino na categoria Melhor Álbum Pop Contemporâneo de Língua Portuguesa.
Seu álbum APKÁ foi considerado um dos 25 melhores álbuns brasileiros do segundo semestre de 2019 pela Associação Paulista de Críticos de Arte.