Kiki Dee nació el 6 de marzo de 1947 en Bradford, Inglaterra. A los 10 años ganó un concurso local de talentos. A los 16 años tuvo su primer trabajo remunerado en el mundo del espectáculo. «Me di cuenta de que cuando cantaba en las fiestas familiares y en Navidad, de repente captaba la atención de todos y, como era la más pequeña de tres hermanos, pensé que era una estrategia genial para llamar la atención», dice Kiki en una entrevista de 2013. Continuó diciendo: «Mi hermano mayor tenía muchos discos de Elvis y, en realidad, esa fue mi primera toma de contacto con la música durante los años cincuenta». A los 16 años trabajaba de día en Boots UK en Bradford, pero por las noches cantaba con una banda de baile en Leeds. A un cazatalentos le gustó su forma de cantar y la invitó a Londres para hacer una audición. Allí, en 1963, firmó como artista solista con Fontana Records.

Kiki Dee comenzó a cantar con una banda local en Bradford a principios de la década de 1960. Su carrera discográfica comenzó como cantante de sesión. Hizo coros para Dusty Springfield, entre otros, y era muy apreciada por otros cantantes, pero no logró el éxito como solista en el Reino Unido durante muchos años. En 1963, Dee lanzó su primer sencillo, «Early Night», y grabó su álbum debut, I’m Kiki Dee, que incluía una serie de temas al estilo de Phil Spector y versiones para Fontana Records. Su lanzamiento de 1966, «Why Don’t I Run Away From You» (una versión de «I’m Gonna Run Away From You» de Tami Lynn), fue un gran éxito en Radio London y Radio Caroline, y cantó la cara B, «Small Town», en su aparición en Dateline Diamonds ese mismo año. Su lanzamiento de 1968, «On a Magic Carpet Ride», que originalmente era una cara B, se ha mantenido popular en el circuito del Northern Soul. Gran parte de sus primeras grabaciones para Fontana Records se publicaron el 24 de enero de 2011 en el álbum recopilatorio I’m Kiki Dee.

El compositor Mitch Murray creó su nombre artístico y escribió su primer sencillo, «Early Night». En Estados Unidos se convirtió en la primera artista británica blanca en firmar con Motown, lanzando su primer sencillo con ese sello en 1970.

Antes de que existiera BBC Radio 1, Dee actuaba regularmente interpretando versiones en la radio de la BBC, y protagonizó junto a un grupo de cantantes de sesión la serie de la BBC Two para cantar en grupo, One More Time. También apareció en uno de los primeros episodios de The Benny Hill Show en enero de 1971, interpretando el éxito de Blood, Sweat and Tears, «You’ve Made Me So Very Happy».

Sin embargo, no fue sino hasta que firmó con el sello discográfico de Elton John, llamado The Rocket Record Company, que se convirtió en un nombre muy conocido en el Reino Unido. Sus primeros grandes éxitos como solista fueron «Amoureuse» (escrita por Véronique Sanson, con letra en inglés de Gary Osborne) (1973) y «I’ve Got the Music in Me» (escrita por Tobias Stephen Boshell), esta última acreditada a la Kiki Dee Band (1974). Además de su floreciente carrera como vocalista principal, en ocasiones se la podía escuchar cantando coros en varias grabaciones de Elton John, como «All the Girls Love Alice» en «Goodbye Yellow Brick Road» y varias canciones de Rock of the Westies. Su mayor éxito llegó en 1976, cuando sustituyó a una enferma Dusty Springfield para la grabación de un dueto con John, «Don’t Go Breaking My Heart» (escrita bajo seudónimo por John y el letrista Bernie Taupin). El sencillo alcanzó el puesto nº 1 tanto en el Reino Unido como en Estados Unidos, permaneciendo en la cima durante seis semanas en el Reino Unido.

Tras un período de menor actividad a finales de la década de 1970, Dee regresó a la escena musical en 1981 con el lanzamiento de uno de sus mayores éxitos, «Star», compuesta por Doreen Chanter, de las Chanter Sisters. Esta canción se convirtió más tarde en el tema musical del programa de la BBC1 Opportunity Knocks entre 1987 y 1990. También en 1981, Dee volvió a unir fuerzas con Elton John para grabar una versión de la canción de los Four Tops «Loving You Is Sweeter Than Ever», escrita por Ivy Jo Hunter y Stevie Wonder. Ambas canciones se incluyeron en su álbum Perfect Timing, que tuvo un éxito moderado en la lista de álbumes. En 1983, colaboró como corista en el álbum de Elton John, Too Low for Zero. Dee también interpretó la canción «What Can’t Speak Can’t Lie» (1983), compuesta y grabada por el grupo japonés de jazz fusión Casiopea, con letra de Gary Osborne. En 1985 se presentó en el Live Aid, donde volvió a interpretar «Don’t Go Breaking My Heart» junto a John y hizo coros en las demás canciones de su repertorio. En 1992, también colaboró con coros en el álbum The One de John, y un año después grabó «True Love» con John para su álbum Duets de 1993.

Dee lanzó el álbum en vivo Almost Naked, un trabajo conjunto entre Kiki Dee y Carmelo Luggeri, en 1995, seguido de los álbumes de estudio Where Rivers Meet (1998) y The Walk Of Faith (2005) con su compañero musical Carmelo Luggeri.

En septiembre de 2013, Dee y Luggeri lanzaron su tercer álbum de estudio, A Place Where I Can Go, con el sello Spellbound Recordings. El sencillo de Dee, «Sidesteppin’ with a Soul Man», lanzado en octubre de 2013, fue su 40º sencillo.

El álbum de Dee y Luggeri, Long Ride Home, salió a la venta en abril de 2022. En noviembre de ese año, Dee se unió a Elton John en el escenario para volver a cantar «Don't Go Breaking My Heart» en el último concierto en Estados Unidos de su gira de despedida Farewell Yellow Brick Road, en el Dodger Stadium de Los Ángeles.