Cô sinh ra tại Vinh, Nghệ An, từng học tại Trường THPT Huỳnh Thúc Kháng (Vinh). Cô sinh ra trong gia đình có truyền thống về nghệ thuật. Bố là NSND Tiến Dũng chuyên về dòng nhạc dân gian, từng đoạt Huy chương Vàng tiếng hát chuyên nghiệp toàn quốc năm 1987 với ca khúc "Đi trong hương tràm"[3], nay đang là Phó Giám đốc Sở Văn hóa Thể thao & Du lịch Nghệ An. Mẹ là bà Dư Thị Thủy, nghệ sĩ tại Đoàn ca múa Nghệ An. Hương Tràm còn có người anh trai là Phạm Tiến Mạnh, thí sinh dự thi lọt vào top 10 chương trình Sao Mai Điểm hẹn năm 2010.[4]
Hương Tràm và Đinh Hương - Á quân Giọng hát Việt 2012 có quan hệ họ hàng. Bố của Hương Tràm là anh họ của mẹ Đinh Hương[5]. Cả hai mang trong mình dòng máu con cháu của dòng họ Nguyễn Cảnh.[6]
Sự nghiệp
2012 – 2015
Hương Tràm tham dự cuộc thi Giọng hát Việt năm 2012. Sau đêm phát sóng đầu tiên của chương trình tối ngày 8 tháng 7, với phần trình diễn ca khúc "I Will Always Love You", cô nhận được sự lựa chọn của bốn vị giám khảo. Sau đó, cô chọn vào đội của Thu Minh. Sau khi đăng quang, cô cho biết cuộc thi The Voice là một bước ngoặt lớn trong cuộc đời mình và mong khán giả nhìn vào thành công của chương trình và nỗ lực của thí sinh.[7]
2016 – nay
Năm 2016, cô dự thi chương trình Hòa âm ánh sáng và đoạt giải vàng (Noo Phước Thịnh là quán quân). Sau đó cô ra mắt MV "Ngốc" và bài hát nhanh chóng trở thành hit. Đến cuối năm 2016, cô ra mắt bài hát Cho em gần anh thêm chút nữa, với giai điệu bắt tai, bài hát được bạn trẻ Việt Nam đón nhận.
Năm 2017 là một năm thành công đối với Hương Tràm, cô ra mắt bài hát Em gái mưa, tạo nên cơn sốt lớn trong cộng đồng âm nhạc Việt Nam. Những bản cover, những dự án parody xuất hiện khắp nơi và cụm từ "em gái mưa" trong giới trẻ cũng được hình thành. MV ngôn tình thoáng chút buồn của cô gái trẻ tuổi mới lớn này đã giúp Hương Tràm giành chiến thắng ở hạng mục MV của năm tại Lễ trao giải Cống Hiến 2018. Ngoài ra, cô còn là giám khảo Giọng hát Việt nhí 2017.
Đến tháng 6 năm 2018, Hương Tràm tung MV "Duyên mình lỡ".[8] Tháng 1 năm 2019, cô tổ chức liveshow đầu tiên "Hộp thư số 1".[9]
Ngày 5 tháng 5 năm 2019 trong buổi họp báo ra mắt MV "Ra là em quá mong manh", Hương Tràm tuyên bố sẽ tạm dừng ca hát để sang Mỹdu học.[10]
Năm 2020, cô đã kết hợp với Tiên Cookie và Biti's Hunter cho ra sản phẩm âm nhạc "Đi để trở về 5 - Tết chỉ cần được trở về" vào cuối tháng 12, gốm 2 phần. Phần 1 kể về hành trình về nhà đón tết của một người anh có cô em gái đang du học vì dịch bệnh mà không về được.[11] Phần 2 kể về nỗi buồn nuối tiếc và tủi thân của một du học sinh khi phải xa gia đình và đón tết một mình nhưng vẫn tỏ ra vui vẻ.[12]
Năm 2021, Hương Tràm lấy thêm nghệ danh là Charmy Pham. Theo cô, việc lấy nghệ danh này là để thuận tiện hơn trong việc giao tiếp tại nước ngoài.[13]
Năm 2023, Hương Tràm ra EP "LALALA" gồm 3 bài hát theo dòng nhạc Latinh.[14]