In april 1977 voegde Carlisle zich onder de naam 'Dottie Danger' toe aan de band The Germs als drummer. Omdat zij leed aan de ziekte van Pfeiffer was zij echter nooit aanwezig bij liveoptredens. In 1978 richtte Carlisle samen met Jane Wiedlin de band Misfits op. Carlisle verzorgde hier de zang, Wiedlin gitaar en zang, Charlotte Caffey lead-gitaar en keyboard, Margot Olaverra basgitaar en Elissa Bello stond achter de drums. Al snel veranderden ze hun naam in The Go-Go's en begonnen met optredens op feesten en in kleine clubs in Californië. In het begin van de jaren '80 werd het een van de succesvolste Amerikaanse bands in het new wave genre. Het werd de eerste meidenrockband in de Amerikaanse geschiedenis die met zelf geschreven nummers en zelf bespeelde instrumenten een album uitbracht dat de eerste plaats in de hitlijsten bereikte. Hun debuutalbum Beauty and the Beat werd een groot succes. Hun volgende twee albums verkochten ook goed, maar konden het succes van 'Beauty and the Beat' niet evenaren. Eind mei had Wiedlin de band verlaten en in mei 1985 gingen the Go-Go's uit elkaar.

Na het uiteenvallen van the Go-Go's ging Carlisle solo verder. Ze deed auditie voor een rol in de film Howard the Duck uit 1986, maar ze werd niet uitgekozen.

Waar ze met haar band nog een wilde rocker was, verdwenen de scherpe kantjes al snel tijdens haar solocarrière. In 1986 kwam haar eerste album uit, getiteld Belinda. De zomerhit Mad About You behaalde een derde plaats op de hitlijsten. Het album werd goud en zette Carlisle in de schijnwerpers

In deze periode zong ze het openingsnummer 'In My Wildest Dreams' voor de film Mannequin en voor de film Burglar het nummer 'Dancing in the City'.

In 1987 bracht Carlisle het album Heaven on Earth uit. Het album zelf piekte op de dertiende plaats in the Billboard Album Top 200 en ook de singles deden het goed. Heaven Is a Place on Earth werd wereldwijd een hit en Carlisles eerste nummer 1 hit. De videoclip voor de single werd, evenals de clip voor 'I Get Weak', geregisseerd door actrice Diane Keaton. 'I Get Weak' bleef steken op nummer 2 en de ballad 'Circle in the Sand' op nummer 5. 'World Without You' werd ook in Europa een hit.

In 1989 kwam Carlisle derde album uit, getiteld Runaway Horses en was wederom succesvol met de hitsingles 'Leave a Light on' en 'Summer Rain'. De verkopen waren echter een stuk minder dan van haar vorige album. 'Summer Rain' bereikte de zesde plaats in Australié. Het nummer werd in 2004 gecoverd door de Australische band Slinkee Minx.

Het vierde album van Carlisle 'Live Your Life Be Free' was geen groot succes. De verkoop viel tegen en het album kwam niet op de hitlijsten. Alleen de single 'Do You Feel Like I Feel?' werd een kleine hit. Ook het album 'Real' kon Carlisles carrière geen nieuw leven inblazen en ze sloot zich aan bij de reünie van The Go-Go's. Er kwam een compilatiealbum met drie nieuwe hits, 'Return to the Valley of the Go-Go's' en de band ging op tournee om het album te promoten. Ondanks het grote succes gingen the Go-Go's na de promotietournee uit elkaar. Vanwege de aardbeving in Los Angeles, op 17 januari 1994, waren Carlisle en haar familie inmiddels naar Frankrijk verhuisd.

Carlisle nam in 1996 weer een soloalbum op, getiteld 'A Womand & a Man'. In Engeland bezorgde het nummer 'In Too Deep' Carlisle na tien jaar weer een top tien hit. Hiernaast bracht het album in Engeland nog 3 hits voort. In de Verenigde Staten was ook dit album echter weinig succesvol. Wat volgde was een serie van verzamel- en compilatiealbums en een nieuwe reünie met the Go-Go's. Sinds het einde van de jaren '90 maken the Go-Go's elke zomer een tournee.

In 2007 kwam het album Voila uit. Dit album bevatte covers van Franse popsongs en was dan ook geheel in het Frans gezongen. Carlisle is vernoemd naar de favoriete film van haar moeder, Johnny Belinda uit 1948. Nadat haar moeder hertrouwde werd Belinda bekend als 'Belinda Jo Kurcezski'.

Carlisle volgende onderwijs aan onder andere de Newbury Park High School in Thousand Oaks, Californië. Hier was ze tevens cheerleader.

Na een leven vol seks, drugs en rock-'n-roll, deed Carlisle het na haar periode met the Go-Go's rustiger aan. Ze ontmoette Morgan Mason, zoon van de Britse acteur James Mason, en op 12 april 1986 trouwden ze. Mason verscheen in de videoclips van 'Mad About You' en 'Heaven Is a Place on Earth'. Op 27 april 1992 werd hun zoon James Duke geboren.

In de jaren 90 is Carlisle met haar gezin verhuisd naar Cap d'Antibes in Zuid-Frankrijk.

Van huis uit is Carlisle christelijk opgevoed. Voor haarzelf heeft ze echter nooit een connectie met het christendom gevoeld. Op een gegeven moment is ze een aantal boeken van de dalai lama gaan lezen. Hierdoor is ze langzaam tot het boeddhisme gekomen, waar ze die connectie wel vond.

In 2001 poseerde een 43-jarige Carlisle naakt in de Playboy.