Gomez‘ Musikkarriere begann, als sie 2007 den Titelsong für den Soundtrack „Die Zauberer vom Waverly Place“ aufnahm. Anschließend unterzeichnete sie einen Plattenvertrag mit Hollywood Records und veröffentlichte 2009 ihr Debütalbum „Kiss &Tell“, das ein kommerzieller Erfolg war.
Ihre nachfolgenden Alben, darunter „A Year Without Rain“ (2010), „When the Sun Goes Down“ (2011) und „Stars Dance“ (2013), etablierten sie weiter als erfolgreiche Sängerin. Im Laufe der Jahre arbeitete sie mit verschiedenen Künstlern wie Justin Bieber, Zedd und Marshmello zusammen und veröffentlichte zahlreiche Hitsingles.
Zusätzlich zu ihrer Solokarriere war Gomez an mehreren musikalischen Kooperationen beteiligt und fungierte als ausführende Produzentin für Soundtracks einiger ihrer Filme. Ihre Musikkarriere ist parallel zu ihrer Schauspielkarriere gewachsen und sie veröffentlicht weiterhin neue Musik und tritt als Sängerin auf.