Nata a Cincinnati - nell’Ohio - nell’aprile 1922, Doris Mary Ann von Kapplehoff - meglio nota con il nome d’arte Doris Day - comincia a danzare ed a recitare fin da bambina.

Alla fine degli anni Quaranta viene scritturata dalla Warner Bros e esordisce al cinema in Amore sotto coperta (1948) di Michael Curtiz. È l’inizio di una carriera che la porterà, all’inizio degli anni Sessanta, ad esser l’attrice hollywoodiana che fa incassare di più al box-office.

Eccezion fatta per poche incursioni drammatiche (la più nota fra le quali è senz’altro L’uomo che  sapeva troppo - 1956 - di Alfred Hitchcock, in cui recita con James Stewart ed in cui canta la celebre Que serà serà), si dedica esclusivamente al musical (il suo maggior successo fu Calamity Jane - 1953 - di David Butler, con Howard Keel) e soprattutto alla commedia, che le dà i maggiori successi e dove cui interpreta quasi sempre il ruolo della giovane donna moderna ed attiva, di una bellezza molto garbata, sempre attenta a proteggere la sua “virtù” dagli attacchi di irriducibili donnaioli, talvolta sfacciati (Rock Hudson in Il letto racconta - 1959 - di Michael Gordon o James Garner in Quel certo  non so che - 1963 - di Norman Jewison), talaltra ricchi, eleganti e raffinati (David Niven in Non mangiate le margherite - 1960 - di Charles Walters o Cary Grant in Il visone sulla pelle - 1962 - di Delbert Mann).

Alla fine degli anni Sessanta, dopo La donna del West (1967) di Andrew V. McLagen, Caprice la  cenere che scotta (1967) di Frank Tashlin, con Richard Harris, Che cosa hai fatto quando siamo rimasti al buio? (1968) di Hy Averback, e With Six You Get Eggroll (1968) di Howard Morris, abbandona il cinema all’età di quarantasei anni ed ottiene un grande successo in televisione con un suo show, il Doris Day Show (1969-73, circa centotrenta episodi di mezz’ora l’uno).

Fra gli altri film ricordiamo Musica per i tuoi sogni (1949), Chimere (1950) e I’ll See You in My Dreams (1951) di Michael Curtiz, L’amore non può attendere (1949), Tè per due (1950), La ninna nanna di Broadway (1951), Aprile a Parigi (1952) e By The Light of The Silvery Moon (1953) di David Butler, The West Point Story (1950) e Vecchia America (1951) di Roy Del Ruth, La setta dei tre K (1951) di Stuart Heisler, The Winning Team (1952) di Lewis Seiler, Un pizzico di fortuna (1954) di Jack Donohue, Tu sei il mio destino (1954) di Gordon Douglas, Love Me or Leave Me (1955) di Charles Vidor,, Salva la tua vita! (1956) di Andrew L. Stone, The Pajama Game (1957) di George Abbott e Stanley Donen, 10 in amore (1958) di George Seaton, Il tunnel dell’amore (1958) di Gene Kelly, Attenti alle vedove (1959) di Richard Quine, Merletto di mezzanotte (1960) di David Miller, con Rex Harrison, Amore, ritorna! (1961) di Delbert Mann, La ragazza più bella del mondo (1962) di Charles Walters, Move Over, Darling (1963) di Michael Gordon, Non mandarmi fiori! (1964) di Norman Jewison, Non disturbate (1965) di Ralph Levy, La mia spia di mezzanotte (1966) di Frank Tashlin.

Nel ’75 pubblica Her Own Story, la sua autobiografia.

Dall’inizio degli anni Ottanta si ritira a vita privata a Carmel-by-the-sea, dedicandosi con costante e riconosciuto impegno alla lotta per la difesa e protezione degli animali attraverso una fondazione (la Doris Day Animal League) da lei fondata nel 1987. Tre anni avanti aveva rifiutato il ruolo di Jessica Fletcher, la scrittrice di romanzi gialli ed abile investigatrice protagonista del celebre telefilm La signora in giallo (1984-97), parte che, come è noto, andrà ad Angela Lansbury.