从小喜爱唱歌，六岁获得过教会唱诗比赛冠军。父亲为培养王芷蕾将她送到声乐老师倪学铨处接受训练。
就读泰北高中三年级期间，参加歌唱比赛，连续三次得到比赛“周冠军”，获得台视基本歌星合约。
1977年，经由美黛介绍，加入马来西亚的大连唱片，并在台湾出版第一张专辑《情深深》。
1980年，演唱翁清溪作曲的台视连续剧《秋水长天》主题曲，一曲成名。此后，王芷蕾演唱过《巴黎机场》《秋潮向晚天》《天长地久》《海角天涯》《我最难忘的人》《金色山庄》等多部台视连续剧的主题曲。骆明道作曲的《海角天涯》也是王芷蕾加盟飞羚唱片时期的代表作品之一。
1984年，推出加盟飞羚唱片时期最后一张专辑《周末的夜晚》；后加入飞碟唱片，演唱了《台北的天空》，并获得金鼎奖最佳唱片和最佳演唱人奖。
1985年3月，推出加盟飞碟唱片时期第一张专辑《王芷蕾的天空》。
1985年9月，推出专辑《翩翩飞起》，之后又推出《春天的脸》、《流沙》等专辑。
1986年，专辑《翩翩飞起》让她在被金钟奖提名五次后，最终获得最佳女歌星奖，由童安格创作的《明天你是否依然爱我》就出自这张专辑。
1988年，推出加盟飞碟唱片的最后一张专辑《悲欢岁月》。与飞碟唱片合约期满之后，完全退出影艺圈。
2003年，担任苏芮个人演唱会嘉宾。
2006年底，复出，签约由张小燕经营的丰华唱片，并推出专辑《我们的天空》。
2007年，在台北举行“台北的天空王芷蕾演唱会”。
