Nascida e criada em Newcastle upon Tyne, Cheryl Tweedy, como era conhecida na altura, começou a ter aulas de dança aos quatro anos. Em criança, ganhou vários concursos de modelos, participou em vários anúncios publicitários e, aos nove anos, frequentou uma escola de verão do Royal Ballet.
A grande oportunidade de Cheryl surgiu em 2002, quando participou no programa de televisão "Popstars: The Rivals" e ganhou um lugar no grupo Girls Aloud, que se tornou um enorme sucesso com 20 singles no top 10 do Reino Unido, incluindo quatro números um. Cheryl juntou-se ao painel da versão britânica do programa de televisão "The Voice" em 2008. Tornou-se o rosto da L'Oreal em 2009, aparecendo nos seus anúncios até 2018.
Em 2009, as Girls Aloud anunciaram que iam fazer uma pausa de um ano e Cheryl aproveitou a oportunidade para lançar um álbum a solo, "3 Words", que passou duas semanas em primeiro lugar na tabela de álbuns do Reino Unido. Ela já tinha participado como vocalista de apoio na faixa 'Heartbreaker' de Will.i.am em 2008, e voltou a colaborar com ele em várias faixas de '3 Words'. Cheryl teve seu primeiro single solo número um na parada de singles do Reino Unido com 'Fight for This Love' em 2009.
Ela lançou seu segundo álbum solo 'Messy Little Raindrops' em 2010, que foi direto para o número um na parada de álbuns do Reino Unido e incluiu seu segundo single número um 'Promise This', também lançado em 2010. Cheryl foi a banda de apoio dos The Black Eyed Peas em 2010 durante a sua digressão britânica e também durante parte da sua digressão europeia. Em 2012, Cheryl lançou seu terceiro álbum, 'A Million Lights', que alcançou o segundo lugar na parada de álbuns do Reino Unido. O single mais vendido deste álbum foi 'Call My Name', que foi seu terceiro single número um na parada de singles do Reino Unido. Ela fez uma digressão pelo Reino Unido e Irlanda com material deste álbum na sua digressão 'A Million Lights'. As Girls Aloud também se reuniram neste ano, lançando um single para o seu 10º aniversário intitulado 'Something New'.
Cheryl publicou dois livros: 'Through My Eyes' em 2010, que é uma série de fotografias tiradas dela em vários lugares diferentes, por exemplo, em estúdios de gravação, no X-Fator e em cerimónias de prémios. A sua autobiografia, "Cheryl: My Story", foi publicada em 2012. Lançou a sua própria fragrância e criou duas instituições de caridade, angariando também dinheiro para outras boas causas, como The Prince's Trust e Comic Relief. Tornou-se uma grande celebridade no Reino Unido e é vista como um ícone de estilo e fashionista, aparecendo nas capas da Vogue e da Elle, entre outras publicações.
Cheryl casou-se com o futebolista inglês Ashley Cole em 2006 e usou o seu nome de casada como nome artístico durante o casamento. Desde o seu divórcio em 2010, ela voltou a ser conhecida apenas pelo seu primeiro nome.
O quarto álbum de Cheryl, 'Only Human', foi lançado em 2014 e incluiu os singles número um 'Crazy Stupid Love', que conta com a participação de Tinie Tempah, e 'I Don't Care'. Regressou como jurada do X Fator em 2014 e 2015. Em 2018, lançou o single 'Love Made Me Do It', que alcançou o 19º lugar na tabela de singles do Reino Unido, e em 2019 o single 'Let You'. Cheryl também se tornou jurada da série de TV britânica "The Greatest Dancer" em 2019.