Under andra världskriget blev Petula Clark populär som barnsångare på BBC och konsertlokaler runt om i London. Som elvaåring gjorde hon filmdebut i Medal for the General (1944) och fick fortsatt stor framgång i BBC-radioserien Meet the Huggetts i slutet på 1940-talet. Hon hade sedan en rad "sockersöta" roller i brittiska filmer, innan hon begav sig till Frankrike, där hon fick enorm framgång som sångare i slutet på 1950-talet.
Populariteten spreds till de engelsktalande länderna och hon nådde framgång med låtar som "The Little Shoemaker" (1954), "With All My Heart" och "Alone" (1957). Sin första brittiska listetta fick hon med "Sailor" (1961; hennes version av "Seemann", som hade toppat europeiska hitlistor med tyskan Lolita och sedan gjordes på svenska av Thory Bernhards, då med titeln "Sjöman") och även låten "Romeo" blev en stor hit samma år. Hennes twistversion av Lee Dorseys "Ya Ya", kallad "Ya Ya Twist" blev en stor fransk hit och listnoterades även i Storbritannien och Sverige. Låten blev hennes första att ta sig in på den inflytelserika Tio i topp-listan där den nådde en andraplacering.[2]
Hennes genombrott i USA kom först 1964 med låten "Downtown". "Downtown" var den första låten av en brittisk sångare att toppa Billboard Hot 100-listan i USA. Den blev tvåa hemma i England och även mycket populär i övriga Europa. Den efterföljande låten "I Know a Place" blev ytterligare en framgång och med "My Love" 1966 fick hon sin andra och sista Billboardetta. Melodin fick även norsk och svensk text och blev en hit för Gitte Hænning under titeln "Det är så lätt att leva livet". "This Is My Song" (1967) som skrevs av Charlie Chaplin till filmen Grevinnan från Hongkong blev hennes andra brittiska listetta och även en stor USA-hit.
Mot slutet av 1960-talet gick hennes låtar inte hem lika starkt hos den breda publiken längre, men hon hade fortsatt mindre framgång in på 1970-talet och 1980-talet. Ännu idag är hon en populär artist och ger konserter för fulla hus såväl på Broadway som i Londons West End. Hon är även fortsatt aktiv vad gäller studioarbete och har släppt flera nya album på 2010-talet.