Пелагея начала свою музыкальную карьеру в раннем возрасте, впервые выступив на сцене в четыре года. В восемь лет она поступила в Новосибирскую специальную музыкальную школу при Новосибирской консерватории, став первой ученицей-вокалисткой за 25-летнюю историю школы. В девять лет Пелагея познакомилась с лидером группы «Калинов Мост» Дмитрием Ревякиным, который помог ей попасть на конкурс «Утренняя звезда», где она заняла первое место и получила звание «Лучший исполнитель народной песни в России 1996 года».
В десять лет Пелагея подписала контракт с фирмой Feelee Records и переехала в Москву. Она училась в музыкальной школе при Институте имени Гнесиных и школе № 1113 с углублённым изучением музыки и хореографии. Пелагея принимала участие в различных музыкальных проектах, сотрудничала с такими музыкантами, как Гарик Сукачёв, Вячеслав Бутусов, Александр Скляр и Инна Желанная.
В 2003 году Пелагея выступила на праздновании трёхсотлетия Санкт-Петербурга, а в 2004 году снялась в эпизодической роли в телевизионном фильме «Есенин». В 2009 году она победила в номинации «Солистка» в хит-параде «Чартова дюжина».
Пелагея известна своим уникальным голосом и исполнением русских народных песен, романсов и авторских сочинений, а также этнических песен разных народов. Она активно участвует в общественной деятельности и благотворительности, поддерживает молодых музыкантов и выступает за сохранение культурного наследия.