Née le 18 octobre 1984 à Portland (Oregon), l'Afro-Américaine aux racines hispaniques Esperanza Spalding se met au violon dès l'âge de cinq ans. Fille d'une chanteuse, elle suit le parcours classique des conservatoires où elle apprend le hautbois et la clarinette avant de jeter son dévolu sur la basse et la contrebasse et de chanter en anglais, espagnol et portugais.
À l'adolescence, la jeune musicienne prodige intègre le groupe de pop rock Noise for Pretend tout en suivant ses études à l'Université de Portland. Reçue au prestigieux Berklee College of Music de Boston après une scolarité difficile, elle travaille d'arrache-pied et pense abandonner, ce dont la dissuade le guitariste Pat Metheny.
Engagée dans l'orchestre de Patti Austin, Esperanza Spalding participe à la tournée For Ella, en hommage à Ella Fitzgerald. Elle accompagne ensuite son ancien professeur, le saxophoniste Joe Lovano, et retourne au Berklee College, cette fois pour y enseigner. Son premier album aux influences latines, Junjo, sorti en 2006, est réalisé en trio avec Aruan Ortiz (piano) Francisco Mela (batterie).
La couleur latine est tout aussi présente sur le suivant, Esperanza (2008), comprenant les participations de Leo Genovese (claviers), Horacio Hernandez (batterie), Jamey Haddad (percussions) et du trompettiste Ambrose Akinmusire sur un titre. Ce tour de force qu'elle arrange et produit est salué par la critique. Le 10 décembre 2009, elle se produit à la remise du Prix Nobel de la Paix.
En 2010, sa prestation à l'émission Austin City Limits (PBS), avec Madeleine Peyroux, la révèle auprès d'un large public. L'album suivant Chamber Music Society, enregistré en quintette et paru en août 2010, comprend les services de Milton Nascimento, Gretchen Parlato, Richard Vogt et d'une section de cordes. C'est celui de la consécration pour ce grand espoir du jazz. L'album classé dans le top des cent meilleures ventes en France fait gravir un échelon supplémentaire à la musicienne qui remporte le Grammy Award de la révélation de l'année.
L'album Radio City Music qui paraît en mars 2012 se veut le pendant soul et funk du précédent avec ses reprises de Michael Jackson (« I Can't Help It ») ou Wayne Shorter (« Endangered Species »). Outre son groupe et le producteur Q-Tip, il comprend un grand nombre de collaborateurs : les chanteuses Gretchen Parlato, Lalah Hathaway et Becca Stevens, les solistes Lionel Loueke, Jeff Lee Johnson (guitares), Joe Lovano (saxophone), Billy Hart et Jack DeJohnette (batterie).
Esperanza Spalding collabore ensuite avec Janelle Monaé, Joe Lovano et au projet du pianiste Billy Childs autour des chansons de Laura Nyro (Map to the Treasure: Reimagining Laura Nyro) avant de présenter lors d'une tournée son nouvel album autobiographique, à la tonalité plus rock, Emily's D+Evolution, qui sort en mars 2016.