Al op jonge leeftijd volgde Paay piano- en balletlessen en in 1965 debuteerde ze als zangeres in een nachtclub in het jazz-orkest van haar vader met de naam The Evergreens. Samen met Anita Meyer en haar zus Yvonne Keeley vormde ze haar eigen backinggroep. Na haar televisiedebuut bij de TROS met Patricia zingt, een programma van 20 minuten, bracht ze eind jaren zestig Nederlandstalige nummers uit, waarvan de single Je bent niet hip een hit werd. Limousine.
In 1972 maakte ze als duo met haar zus Yvonne Keeley een single onder de artiestennaam Honey Pie. Paay werd pas echt populair vanaf 1974, toen ze opnieuw aan een solocarriere begon. Haar eerste solo elpee Beam Of Light was nog niet echt succesvol, maar de in 1976 verschenen discosingles Someday My Prince Will Come (een Disney-klassieker) en Now (Is The Moment), een Dave Berry-cover, werden hits.

In de jaren tachtig volgden wat successen met onder andere Saturday Nights en Who Let The Heartache In in 1981 van het album Playmate, daarna kwam Tomorrow (Dit nummer uit de musical Annie, aangereikt door haar toenmalige manager John van Katwijk en geproduceerd door Jaap Eggermont bereikte de derde plaats in de top veertig) en daarna nog Solitaire (een Neil Sedaka-song) van het album Dream World.

In 1983 trad ze voor de grap samen met haar moeder en haar zus Yvonne op als het trio The Star Sisters. Zij zongen liedjes van de Andrews Sisters. Producer Jaap Eggermont van Stars on 45 zag hier brood in en nam ze onder contract. De plaats van de moeder werd daarbij ingenomen door Sylvana van Veen. Hun Andrews Sisters-medley Proudly presents The Star Sisters bereikte de eerste plaats in de Top 40 en de Nationale Hitparade, het werd bovendien een nummer een hit in Frankrijk. De speaker op de plaat is Adam Curry, haar latere echtgenoot. Met de bijbehorende clip werd geschiedenis geschreven in de Nederlandse clip historie. De follow up Hooray for Hollywood werd in 1984 ook een hit. In datzelfde jaar was Paay naaktmodel in de Nederlandse editie van het mannenblad Playboy.

In 1986 kwam de single Are You Ready For My Love uit, waarop dj Adam Curry de rap verzorgde. In datzelfde jaar vertrok Patricia Paay met partner Adam Curry naar New York. Hierna verscheen de single Stop Me in de Tipparade en in 1992 nam Paay een duet op met Rob de Nijs: De Wereld. In 1996 was Paay voor de tweede keer te zien in de Playboy. Begin 1999 keerden Paay en Curry terug naar Nederland. Vanaf 2003 was ze samen met Curry te zien in de realitysoap Adam’s Family. In 2004 verhuisde het gezin naar Engeland.
In 2006 en 2007 deed Paay mee aan het dansprogramma Dancing with the Stars. In 2008, 2009 en 2010 was ze te zien als jurylid in de SBS 6-programma’s Holland’s Got Talent en Popstars. Eind 2009 stond voor de derde keer een fotoreportage van haar in het blad Playboy. Hiermee was Paay met haar 60 jaar het oudste model ter wereld met een blootreportage in Playboy. In 2010 Bracht Patricia Paay samen met Remco Bastiaansen de dans-DVD Forever Fit uit.

Vanaf september 2011 zit Patricia Paay samen met Patty Brard en Tatjana ?imi? in het programma Diva’s draaien door. Daarma in 2013 jureert ze bij Sterren Dansen Op Het IJs. Het boek La Paay komt uit en deze biografie met fotoreportage over haar leven, geschreven en samengesteld door Bert van der Veer is al toe aan een tweede druk met meer dan 10.000 verkochte exemplaren. Met Cougar Love voor zender TLC geeft zij een kijkje in het spannende leven van oudere vrouwen die vallen op jongere mannen. Patricia is van deze tijd, recht door zee, even spraakmakend als direct.