Se apresentou como caloura no programa de rádio de Ary Barroso, saindo-se vencedora. Passou a cantar profissionalmente e a fazer dupla com o cantor e compositor Henricão.
Seu primeiro sucesso foi Está chegando a hora, versão da canção mexicana Cielito Lindo, nos anos 40. No final desta década, casou-se com um americano e foi viver com ele nos Estados Unidos.
Nos anos 50 voltou ao Brasil, quando conheceu o compositor Mirabeu Pinheiro, com quem viveu um romance por cinco anos e com quem teve sua única filha, Silésia.
Juntos tiveram sucessos como Cachaça não é água (quando foram acusados de plágio) e Obsessão.
Desta mesma época foi o samba-canção de Ricardo Galeno Eu sou a outra (“ele é casado/eu sou a outra na vida dele…”), que retratava uma situação que a própria Carmen vivia e, anos depois, assumia.
Suas última gravação foi com o cantor Elymar Santos, de quem era convidada especial em alguns shows. Morreu no Hospital Lourenço Jorge, depois de alguns dias internada, aos 87 anos
Em 2003, a Câmara Municipal do Rio de Janeiro tinha aprovado um projeto de iniciativa do Museu da República e tornando-a patrimônio cultural do Brasil.
Discografia
* Onde está o dinheiro?/Não dou motivo (1939) Odeon 78
* Dance mais um bocado/Não quero conselho (1940) Columbia 78
* Eu sambo meu nego/Não posso viver sem você (1941) Columbia 78
* Está chegando a hora/Só vendo que beleza (1942) Odeon 78
* Depois que ela partiu(Com Henricão)/Formosa morena (1942) Odeon 78
* Carmilito/Festa na roça (1942) Victor 78
* Caramba/A festa é boa (1943) Victor 78
* A coisa melhorou/Já é de madrugada (1943) Victor 78
* Estrela D’Alva (1943) Victor 78
* Quero ver-te uma vez mais/Velho realejo (1943) Victor 78
* Chorei de dor/Não me abandone (1944) Victor 78
* Madalena/Não há (1944) Victor 78
* Chamego/Casinha da Marambaia (1944) Victor 78
* Garota esportiva/A mulher do Lino (1944) Victor 78
* Outro céu/Manduca (1944) Victor 78
* Sarapaté/Ciúme (1945) Victor 78
* E não tarda a amanhecer/Bilu-bilu (1945) Victor 78
* No lesco lesco/Não posso aceitar (1945) Victor 78
* Siga seu destino/Meu barraco (1946) Victor 78
* Sonhei que estava em Pernambuco (1949) Star 78
* Dona Juliana/Chiquinha (1949) Star 78
* Se é pecado eu não sei/Cetim para as baianas (1951) Star 78
* Busto calado/Coco duro (1952) Star 78
* Tô te esperando/Quando chega a noite (1952) Star 78
* Não me deixe/Tô te esperando (1952) Star 78
* Cachaça (Com Colé) (1952) Copacabana 78
* Defesa/Resposta (1953) Copacabana 78.
* Maria Pé de Boi/Batendo pé (1953) Copacabana 78
* Eu sou a outra/Não pode mexer (1953) Copacabana 78
* Tranca rua/Mais tempero (1954) Copacabana 78
* Tio biruta/Mexerica (1954) Copacabana 78
* Canção da alma/Quase (1954) Copacabana 78
* Não é só vestir saia/Manchetes de jornal (1954) Copacabana 78
* Busto calado/Coco duro (1954) Copacabana 78
* Sacode a lapela/Operário (1955) Copacabana 78
* Tem nego bebo aí/Até amanhã (1955) Copacabana 78
* Gente cega/Reencontro (1955) Copacabana 78
* Presidiário/Se você me quer bem (1955) Copacabana 78
* Sei de tudo/Obsessão (1955) Copacabana 78
* Começo de vida/A morena sou eu (1955) Copacabana 78
* Drama da favela/Acacamauê (1956) Copacabana 78
* Na paz de Deus/Deixa o cabrito berrar (1956) Copacabana 78
* Amor barato/Se eu fosse contar (1956) Copacabana 78
* Don Charles/Só você (1956) Copacabana 78
* Jarro da saudade/Está bem (1956) Copacabana 78
* Gato escaldado/Nem só de pão (1957) Copacabana 78
* Jarro da saudade (1957) Copacabana 78
* Facundo/Drama de amor (1957) Copacabana 78
* Cai sereno/Palácio improvisado (1957) Copacabana 78
* Carmen Costa nº 2 (1957) Copacabana LP
* Indecisão/Como eu chorei (1958) Copacabana 78
* Lágrimas de sangue/Augusto Calheiros (1958) RCA Victor 78
* Aquela noite/Está chegando a hora (1959) RCA Victor 78
* Se eu morrer amanhã/Cretcheu (Amor) (1961) RCA Victor 78
* Marcha do cordão da Bola Preta/Se eu morrer amanhã (1961) RCA Victor 78
* Eu sou a outra/Quase (1963) Copacabana 78
* Ensina ndo a bossa nova/Melancolia (1963) Copacabana 78
* O samba no Brasil/Tem bobo pra tudo (1963) RCA Victor 78
* Não fique triste/Mal que faz bem (1964) Copacabana 78
* Embaixatriz do samba (1964) Copacabana LP
* Ziriguidum no Sambão (1971) RCA Candem LP
* Trinta anos depois (1973) RCA Victor LP
* A Música de Paulo Vanzolini – Carmen Costa e Paulo Marques (1974) Marcus Pereira LP
* Carmen Costa (1980) Continental LP
* Agnaldo Timóteo & Carmen Costa – Na Galeria do amor (1981) EMI/Odeon LP
* Benditos, Hinos e Ladainhas (1983) Alvorada/Continental LP
* Tantos caminhos (1996) Som Livre CD
* Bis Cantores do Rádio – Carmen Costa (2000) EMI CD
