Erener war in ihrer Kindheit ein schmächtiges Mädchen. Sie erkrankte mit 11 Jahren an Dickdarmkatarrh und musste mehrmals stationär behandelt werden. Um von der Krankheit abzulenken, wurde Sertab von ihrer Mutter dazu begeistertet, Klavierunterricht zu nehmen. Aus diesen Klavierstunden entwickelte Sertab eine Leidenschaft für die Musik.

Sertab begann ihre Gesangs Ausbildung auf dem Gymnasium im Chor der Işık Lisesis und führte sie am Staatskonservatorium von İstanbul (İstanbul Belediye Konservatuvarı) fort. Mit ihrer kräftigen Stimme ließ sie sich in sechs Jahren zur Sopranistin ausbilden.

Nach ihrer Ausbildung trat Sertab in den angesehensten Klubs von İstanbul auf und überzeugte nach und nach das Publikum. Ende der 1980er wurde Sezen Aksu auf sie aufmerksam und begleitet seither ihre Karriere. Durch gemeinsame Auftritte gelangte Sertab zu mehr Bekanntheit und veröffentlichte 1992 ihr erstes Album Sakin Ol. Die Kompositionen und Texte für den größten Teil der Lieder auf dem Album stammten aus der Feder Aksus. Gemeinsam verkauften sie 950 tausend Kopien von Sakin Ol. Fahir Atakoğlu komponierte für Sertabs nächstes Album Lal (1994). Lal wurde wie das folgende Album Sertab Gibi (1996) insgesamt etwa 1,5 Millionen mal verkauft.

Die zwischenzeitlich nur noch im Lager der Popmusik vertretene Sertab schob einen Auftritt mit José Carreras ein, der ihre klassischen Gesangskünste bestätigte. Nach ihrem bisher erfolgreichsten vierten Album Sertab (1999) trat sie zusammen mit Ricky Martin auf und veröffentlichte die Single Aşk zusammen mit der griechischen Sängerin Mando.

Am 24. Mai 2003 siegte Sertab mit 167 Punkten beim 48. Eurovision Song Contest in Riga für die Türkei und erreichte dadurch europaweite Bekanntheit. Ihr Siegerlied Every Way That I Can (türkische Version: Sen üzülme diye) wurde zum europaweiten Hit. In Griechenland, in Schweden, in der Türkei und in den osteuropäischen Ländern belegte das Lied wochenlang die Nummer 1, in Belgien, den Niederlanden, Österreich und Spanien wurde das Lied zum Top 10-Hit und in Deutschland und der Schweiz schaffte es das Lied auf die ersten 20 Plätze der Verkaufscharts. Das Lied schaffte es bis auf Platz 17 der Airplay World Official Top 100 zu klettern und wurde zu einem der kommerziell erfolgreichsten Siegersongs des Eurovision im 21. Jahrhundert. Ermutigt durch den internationalen Erfolg veröffentlichte Sertab 2004 das englischsprachige Album No Boundaries, das allerdings floppte.

2005 steuerte sie zum Soundtrack für den Dokumentarfilm Crossing The Bridge – The Sound of Istanbul von Fatih Akın eine Coverversion von Madonnas Music bei.

Mit ihrer Gesangsstimme gilt Sertab als eine der besten Popsängerinnen der Türkei. Nach Veröffentlichung des englischsprachigen "No Boundaries" Album warfen ihr einige Kritiker allerdings vor, dass sie sich um des Erfolges willen dem Mainstream-Pop hingebe und somit im angloamerikanischen „Einheitsbrei“ untergehe. Demgegenüber sehen Fans auch in diesem Album bei aller Modernität die Wurzeln türkischer Musikalität zum Ausdruck gebracht, und die gesangliche Darbietung sei gegenüber anderen Produktionen nicht von minderer Qualität.