Née d'une mère enseignante (professeur d'anglais) et d'un père musicien : Hervé Dalmais, elle entre en hypokhâgne au lycée Henri-IV de Paris. Elle est ensuite admise à l'Institut d'études politiques de Paris, où elle consacre son stage à la production de son premier album, Le Sac des filles, en 2002. À sa sortie fin 2002, l'album reçoit un accueil mitigé de la critique, ce qui n'empêche pas plusieurs titres d'intégrer la playlist de Radio Neo, France Inter ou de FIP (Paris, Le Sac des filles, Les Ex). Camille signe en amont avec son éditrice historique Marie-Anne Dudouit, aux éditions Blonde Music.
Les multiples collaborations suivant cette première parution attirent l'attention sur la jeune chanteuse. En plus des albums de Magic Malik, Gérard Manset ou Sébastien Martel, elle fait une prestation remarquée sur l'album-DVD de Jean-Louis Murat, Parfum d'acacia au jardin (2004). Elle collabore ensuite au projet Nouvelle Vague qui reprenait des classiques new wave dans un style « bossa nova ». Chanteuse principale de l'album (quatre chansons pour elle seule), elle est une artisane majeure du succès que rencontre l'album et la tournée estivale qui suivit où son extravagance ravit.
En 2005 sort l'album Le Fil, un album au concept étonnant, construit sur le « fil » ou le « bourdon » : une seule note, un si en l'occurrence, qui forme un long segue du début à la fin de l'album (et même pendant 35 minutes après la dernière chanson). Co-arrangées par le réalisateur anglais MaJiKer, toutes les chansons sont construites sur une exploration de la voix, avec pour seul instrument une contrebasse et parfois un clavier. Sur scène, Camille reproduit ce minimalisme. Elle utilise l'oversampling pour retrouver la complexité des arrangements vocaux de l'album. Sly (beatbox), MaJiKer (piano, accordéon) et Martin Gamet (contrebasse, basse) l'accompagnent. Cette fois la critique est unanime et salue l'originalité de l'œuvre. Le single Ta Douleur fait un carton et Camille enchaîne interviews et passages télévisés. Douze mois après sa sortie, l'album est disque de platine, il approche les 500 000 exemplaires vendus. Tandis que le prix Constantin puis deux Victoires de la musique confirment l'adhésion de la profession, la longue tournée qui suit démontre l'engouement du public. Également en 2006, suite logique de cette tournée, sort son album Live au Trianon, enregistré les 17 et 18 octobre de l'année précédente. S'ensuit une série de concerts à l'étranger. En juin 2006, Camille chante A Ceremony of Carols de Benjamin Britten et une création autour de 12 prières du monde.
Elle fait une apparition remarquée sur un titre de l'album Hold Up du Saian Supa Crew, intitulé Si j'avais su qui est une des chansons les plus poignantes de l'album.
Son troisième album studio, intitulé Music Hole, en grande partie anglophone, sort le 7 avril 2008. Elle y fait notamment une adaptation du titre "Home is where it hurts" de Snooze aka Dominique Dalcan. Elle enregistre et mixe cet album avec le talentueux producteur islandais Valgeir Sigurðsson.
Elle reçoit en 2009 une récompense dans la catégorie « Artiste Interprète Féminine » de l'année aux 24e Victoires de la musique et chante un duo sulfureux avec Étienne Daho, Rendez-vous au jardin des plaisirs lors du Prix Constantin 2009, puis en version studio.
Camille apparaît au cinéma. En 2001, elle figure dans Les Morsures de l'aube, le premier film d'Antoine de Caunes, où elle incarne une chanteuse. Elle fait également la voix française du personnage de Colette dans Ratatouille, un film du studio d'animation Pixar, sorti en août 2007. Elle interprète aussi la chanson Le Festin du générique de ce film.
« Les Françoises », groupe éphémère formé pour le Printemps de Bourges 2010, est composé de Jeanne Cherhal, Camille, Emily Loizeau, Olivia Ruiz, Rosemary de Moriarty et La Grande Sophie. Les Françoises donnent un concert unique au Palais d'Auron, présenté comme la création événementielle de cette 34e édition du festival.
La chanson Pour que l'amour me quitte a été chantée par la chanteuse italienne Elisa et inserée dans son album de 2010 Ivy.
En 2011 la chanson Ta Douleur est reprise dans le célèbre show américain Saturday Night Live, lors d'une danse improvisée par Emma Stone.
En octobre 2011 sort l'album Ilo Veyou (titre anagramme de « I love you) », nommé aux Victoires de la musique 2013 et dont la chanson Allez allez allez remporte la victoire de la chanson de l'année.
En 2013 sort le deuxième album en public Ilo Lympia, enregistré à l'Olympia. Toujours en 2013, elle chante en duo avec Maxime Le Forestier sur l'album Le Cadeau, le titre La Folie. Elle interprète également en duo L'amie d'un Italien en français et en anglais sur l'album Happy Mistake de Raphael Gualazzi.
ALBUM Retrouvez toute la discographie de Camille sur TrackMusik : 2 albums studio, les collaborations, les paroles complètes des morceaux ainsi que toutes ses dernières actualités et sorties en streaming.
