Originaire du Finistère, Nolwenn Leroy remporte en 2002 la seconde édition de Star Academy. Son premier album Nolwenn réalisé par Pascal Obispo rencontre un fort succès. En 2004, elle est élue Révélation Féminine Francophone aux NRJ Music Awards. Auteure, elle co-écrit avec Laurent Voulzy son second album Histoires Naturelles qui se classe disque de Platine.
Elle collabore ensuite avec l’artiste Teitur (originaire des îles Féroé) à l’écriture de l’album Le Chesire Cat et Moi un projet plus confidentiel qui est certifié disque d’Or. Nostalgique de son enfance Bretonne, elle décide ensuite de rendre hommage aux terres Celtes en proposant l’album Bretonne qui, avec plus d’un million et demi d’exemplaires écoulés en France et dans le monde, devient rapidement double disque de Diamant. La même année, elle est nommée aux Victoires de la Musique dans la catégorie Meilleure Artiste Féminine. Elle enchaîne avec l’album Ô Filles de l’Eau lui aussi certifié platine. Puis suivra Gemme, l’album de l’amour et de la maternité, symbolisé par un cœur de pierre précieuse. Puis Folk, disque de reprises en hommage à ce genre musical qu’elle affectionne tant. Nolwenn enchaîne les tournées et prête également sa voix à deux films d’animations Les 5 Légendes, en compagnie de Gaspard Ulliel et Le Chant de la Mer de Tom Moore, nommé aux Césars et aux Oscars, dont elle écrit et interprète les chansons du générique. Son dernier album La Cavale est écrit et composé par Benjamin Biolay.
Elle tourne alors dans un épisode de la série à succès Capitaine Marleau réalisée par Josée Dayan, sur France 2. On la retrouvera en 2024 dans la mini-série Brocéliande sur TF1.