Laine só começou a cantar profissionalmente a meio dos seus vinte e poucos anos. Suas primeiras influências como cantora foram Ella Fitzgerald, Sarah Vaughan, Judy Garland e Lena Horne. Ela fez uma audição com sucesso, aos 24 anos de idade, para o pequeno grupo de John Dankworth, o Dankworth Seven, e mais tarde para a sua orquestra, com a qual actuou até 1958. Dankworth e Laine se casaram naquele ano em segredo no escritório de registro de Hampstead. As únicas testemunhas foram o amigo do casal, o pianista Ken Moule, e o arranjador de Dankworth, David Lindup. O casal tinha dois filhos, ambos músicos de sucesso por direito próprio: Alec, que vive nos EUA, e Jacqui, uma cantora britânica que lançou vários álbuns.
Ela foi a protagonista de uma nova peça no Royal Court Theatre de Londres, casa da nova onda de dramaturgos dos anos 50, como John Osborne e Harold Pinter. Isso levou a outras apresentações em palco, como o musical Valmouth em 1959, a peça A Time to Laugh (com Robert Morley e Ruth Gordon) em 1962, Boots With Strawberry Jam (com John Neville) em 1968, e eventualmente a seu papel como Julie La Verne na produção de Wendy Toye de Show Boat no Adelphi Theatre em Londres, em 1971. Show Boat teve o seu mais longo percurso até hoje nessa temporada londrina com 910 performances encenadas.
Durante esse período, ela teve dois grandes sucessos de gravação. “You ll Answer to Me” alcançou o Top 10 britânico enquanto Laine foi “prima donna” na produção do Festival de Edimburgo de 1961 da ópera/ballet The Seven Deadly Sins de Kurt Weill, dirigida e coreografada por Kenneth MacMillan. Em 1964 o seu álbum Shakespeare and All that Jazz com Dankworth foi bem recebido. Dankworth e Laine fundaram o teatro Stables em 1970, no que era o antigo bloco de estábulos nos terrenos da sua casa. Foi um sucesso imediato, com 47 concertos dados no primeiro ano.
As actividades internacionais de Laine começaram em 1972, com uma primeira digressão de sucesso pela Austrália, onde lançou seis álbuns top-100 ao longo dos anos 70. Pouco depois, sua carreira nos Estados Unidos foi lançada com um concerto no Lincoln Center de Nova York, seguido em 1973 pela primeira de muitas aparições no Carnegie Hall. Logo se seguiram turnês costa a costa dos EUA e Canadá, e com eles uma sucessão de álbuns de discos e aparições na televisão, incluindo The Muppet Show, em 1977. Isso levou, após várias indicações, ao seu primeiro prêmio Grammy, em reconhecimento à gravação ao vivo de seu concerto no Carnegie de 1983. Ela continuou em turnê periodicamente, inclusive na Austrália em 2005.
Ela tem colaborado com James Galway, Nigel Kennedy, Julian Lloyd Webber e John Williams. Outras gravações importantes durante esse tempo foram álbuns em dueto com Ray Charles (Porgy e Bess) assim como Pierrot Lunaire de Arnold Schoenberg, pelo qual ela recebeu uma indicação ao Grammy Award.
Laine’s relationship with the musical theatre started in Britain and continued in the United States with starring performances in Sondheim’s A Little Night Music and Franz Lehár’s The Merry Widow (Michigan Opera). Em 1980 estrelou em Colette, um musical de Dankworth. O espetáculo começou no teatro Stables, Wavendon, em 1979 e foi transferido para o teatro Comedy Theatre, em Londres, em setembro de 1980. Em 1985 originou o papel da Princesa Puffer no musical The Mystery of Edwin Drood, da Broadway, pelo qual recebeu uma nomeação do Tony. Em 1989 ela recebeu aclamação da crítica de Los Angeles por seu retrato da Bruxa em Sondheim’s Into the Woods.
Em maio de 1992, Laine apareceu com Frank Sinatra para uma semana de concertos no Royal Albert Hall em Londres.
No final dos anos 90, os concertos de Laine esgotaram em todo o mundo, geralmente apoiados por Dankworth com sua banda, orquestra ou grupo menor. Sua banda habitual incluía John Horler (piano), Alec Dankworth (baixo), Allan Ganley (bateria) e Mark Nightingale (trombone).
A autobiografia de Laine, Cleo, foi publicada em setembro de 1994 por Simon & Schuster. Seu segundo livro, You Can Sing If You Want To, foi publicado por Victor Gollancz em outubro de 1997. Em 2000, ela apareceu como vocalista Gwen no filme The Last of the Blonde Bombshells.
>>
Na lista de Honras do Ano Novo de 1997, Laine tornou-se Dame Commander, e foi nomeada Dame Cleo Laine DBE. Na lista de Honra do Ano Novo de 2006, o seu marido foi nomeado solteiro de cavaleiro, tornando-se Sir John Dankworth. Eles eram um dos poucos casais onde ambos os sócios tinham os seus próprios títulos e o único casal no jazz a ser assim reconhecido.
Dankworth morreu a 6 de Fevereiro de 2010, horas antes de um concerto planeado no Teatro Stables em Wavendon para celebrar o 40º aniversário do local. Ele tinha estado doente durante vários meses após uma digressão de concertos nos Estados Unidos. Apesar do seu luto, Laine actuou no concerto do 40º aniversário, juntamente com a John Dankworth Big Band e vários membros da sua família – anunciando apenas a sua morte no final. A decisão de Laine de se apresentar nas primeiras páginas de jornais de todo o mundo, incluindo uma foto completa dela na primeira página do The Times.
Uma semana após a morte de Dankworth, Laine entrou em cena para seu falecido marido e apareceu novamente em concerto no Pinner, no noroeste de Londres. Laine continuou a actuar e a dar entrevistas nos meses que se seguiram à morte de Dankworth. Ela apareceu como manchete no festival Music in the Garden em Wavendon em junho e julho de 2010.
Em março de 2010, a colaboração musical final de Laine e Dankworth foi lançada em CD e para download – Jazz Matters. A gravação apresentou a Dankworth Big Band tocando novas composições escritas por Dankworth para a apresentação do casal nos Proms 2007 no Royal Albert Hall.
Laine é famosa não só pelo seu estilo interpretativo, mas também pela sua variedade de quase quatro oitavos e adaptabilidade vocal. Para além de ter batido profundas notas de alma, o scatting de Laine e as notas de topo tornaram-se a sua assinatura. Embora seu alcance natural seja o de um contralto, ela é capaz de produzir um G acima do alto C. Derek Jewel do Sunday Times a chamou de “simplesmente a melhor cantora do mundo”