Elle se présente peu après au casting de la 2^e saison de Popstars, de Star Academy et de Graines de star. Retenue par Popstars, elle chante a cappella devant le jury composé de Valery Zeitoun, Élisabeth Anaïs et Bruno Vandelli et retient l'attention de Valery Zeitoun, qui souhaite alors la produire.

Après avoir signé un contrat avec la maison de disque AZ et rencontré Rick Alison, entre autres producteur de Lara Fabian, Chimène Badi part au Québec enregistrer "Entre nous". La chanson a été enregistrée en 5 heures, et l'album mettra une semaine à se réaliser entre Toulouse et le Québec. C'est le 27 janvier 2003 que sort le single "Entre nous" qui se classe directement à la 4^e place des meilleures ventes de singles en France, puis finit 1^er du classement 3 semaines plus tard. Au bout de 6 mois, on compte 250 000 exemplaires vendus. Le 11 mars 2003 sort l'album éponyme "Entre nous". L'album et le single sont devenus disque d'or chacun.

Le 21 juin 2003, Chimène se produit sur scène pour la première fois, en chantant le second single "Je vais te chercher" (Agnès Hampartzoumian / Jean-Marc Haroutounian) extrait de l'album "Entre nous", devant un public de plus de 100 000 personnes aux Champs-Élysées, pour la fête de la musique. Johnny Hallyday l'invite également à chanter avec lui le titre "Je te promets" lors de sa tournée des stades.

Début 2004, Chimène est nommée aux victoires de la musique dans la catégorie "Révélation francophone de l’année". Elle interprétera alors son nouveau titre "Si j'avais su t'aimer".

Ses 2 premières représentations en solo ont lieu au Casino de Paris, les 20 et 21 janvier 2004. Elle interprète des titres de Jean-Jacques Goldman, Johnny Hallyday ou encore Édith Piaf. Des personnalités telles que Faudel, Lara Fabian et Valery Zeitoun sont présents dans la salle.

En septembre 2003, Chimène interprète le titre "Padam". Elle participe également à l’album "Le cœur des femmes", dans les bacs le 18 mai 2004, au profit de l’association Laurette Fugain, après avoir participé quelques jours plus tôt à un concert géant sur la place de la gare de Paris-Montparnasse, aux côtés de nombreux artistes, à l’appel de la même association. Chimène participe également à l'enregistrement de la chanson "Chanter qu'on les aime", titre écrit par Corneille, sur le sort des enfants d'Afrique.

Après un court moment d'absence, Chimène refait surface pour l'interprétation de la musique de film Le Jour d'après. La chanson éponyme est sortie le 22 juin 2004.

Le 12 octobre 2004 sort l'album "Dis-moi que tu m'aimes" : il contient 15 titres, dont certains écrits par Jean-Félix Lalanne (Dis-moi que tu m'aimes), Marc Lavoine entre autres. On y retrouve aussi une reprise de la chanson de Michel Sardou "Je viens du sud", une chanson qu'elle avait interprétée quelques mois auparavant dans l'émission "La chanson numéro 1".

Chimène sort son troisième album studio le 27 novembre 2006. Ce nouveau disque intitulé Le Miroir est précédé par un premier extrait Tellement beau disponible sur les plateformes de téléchargement légales dès le début du mois d'octobre.

Ce prélude à l'album Le Miroir est une adaptation française du titre Would I know de Céline Dion repris également par Charlotte Church. La musique de cette chanson initialement chantée en anglais par Céline Dion est signée Diane Warren; le texte français est écrit par Aleph Cheba.

En 2007, elle devait sortir son 2^e single Le miroir. Le titre Pourquoi le monde a peur est choisi comme troisième extrait, et Malgré tout comme quatrième.

Elle participe le temps d'un duo intitulé Le chant des hommes à l'album Hors-format de Michel Sardou qui sort deux semaines avant son album Le Miroir.