Gomez' musikkarriere startede, da hun indspillede temasangen til 'Wizards of Waverly Place'-soundtracket i 2007. Hun underskrev derefter en pladekontrakt med Hollywood Records og udgav sit debutalbum 'Kiss &Tell' i 2009, som var en kommerciel succes.
Hendes efterfølgende albums, herunder 'A Year Without Rain' (2010), 'When the Sun Goes Down' (2011) og 'Stars Dance' (2013), etablerede hende yderligere som en succesfuld sangerinde. I årenes løb har hun samarbejdet med forskellige kunstnere, såsom Justin Bieber, Zedd og Marshmello, og udgivet adskillige hitsingler.
Ud over sin solokarriere har Gomez været involveret i adskillige musikalske samarbejder og fungeret som executive producer for soundtracks til nogle af hendes film. Hendes musikkarriere er vokset sideløbende med hendes skuespillerkarriere, og hun fortsætter med at udgive ny musik og optræde som sanger.