Дорис Дэй уже была популярной поп-певицей и джазовой вокалисткой, когда ее настигла и актерская слава.
Дэй сыграла в более чем трех десятках фильмов, чаще всего ее героини были веселыми блондинками, сладкоголосыми и уверенными в себе. Из песен в ее исполнении наиболее известна композиция Que Sera, Sera (Whatever Will Be, Will Be), впервые исполненная Дорис Дэй в фильме Альфреда Хичкока «Человек, который слишком много знал».
Дорис Дэй называли «главной девственницей Америки», против чего она протестовала в своей автобиографии. «Боюсь кого-то шокировать, но я строго убеждена, что никому не следует заключать брак, предварительно не пожив вместе», — писала она.
У Дорис Дэй не было «Оскара», однако в 2004 году Джордж Буш наградил ее президентской Медалью свободы.
Актриса была замужем четыре раза. В первом браке в 1942 году у нее родился единственный сын Тэрренс, умерший в 2004 году.