1930년 미국 조지아주에서 태어났다. 7살 때 녹내장으로 시력을 잃은 후 특수학교에서 본격적으로 피아노를 연주하며 작곡을 공부했다. 1949년 재즈·블루스 밴드 맥신 트리오(The Maxin Trio)의 멤버로서 <컨페션 블루스(Confession Blues)>를 발표해 음반 활동을 시작했다. 이후 솔로로 활동하면서 권투 선수 슈거 레이 로빈슨(Sugar Ray Robinson)과 이름의 혼돈을 피하기 위해 '로빈슨(Robinson)'을 뗀 이름을 사용했다.

1950년대 초 애틀랜틱 레코즈(Atlantic Records)로 이적해 <아이브 갓 어 우먼(I've Got A Woman)>(1955년 미국 빌보드 알앤비 싱글차트 1위), <론리 애비뉴(Lonely Avenue)>(1956년 6위) 등으로 인기를 얻었다. 이 시기 가스펠, 블루스, 재즈의 요소를 혼합한 곡으로 자신의 독창적인 스타일을 만들어 갔다. 이후 <왓드 아이 세이>(1959년 미국 빌보드 싱글차트 6위)의 히트로 인지도를 더욱 높였다.

1960년대 들어 ABC 파라마운트 레코즈(ABC-Paramount Records)에서 음반 활동을 이어 갔다. <조지아 온 마이 마인드>(1960년 미국 빌보드 싱글차트 1위), 미국 컨트리 가수 돈 깁슨(Don Gibson)의 원곡을 리메이크한 <아이 캔트 스톱 러빙 유(I Can't Stop Loving You)>(1962년 미국 빌보드 싱글차트 1위), 미국 컨트리 가수 벅 오언스(Buck Owens)의 원곡을 리메이크한 <크라잉 타임(Crying Time)>(1966년 미국 빌보드 싱글차트 6위) 등으로 상업적인 성공을 지속했다.

그러나 1960년대 후반부터 예전과 같은 인지도를 얻지 못했다. 1980년대 초반 컬럼비아 레코즈(Columbia Records)로 이적해 컨트리 앨범을 주로 발표했고, 이후 몇 차례 더 음반사를 옮기며 공연과 음반 활동을 이어 갔다. 2004년 급성 간질환으로 사망했다.

레이 찰스는 블루스, 가스펠, 재즈 등 다양한 양식을 아울렀고, 이를 통해 소울 음악의 발전을 이끌었다. 1962년에 발표한 《모던 사운즈 인 컨트리 앤드 웨스턴 뮤직(Modern Sounds In Country And Western Music)》 시리즈로 컨트리와 알앤비의 융합을 꾀하기도 했다. 1986년 로큰롤 명예의 전당(Rock And Roll Hall Of Fame)에 헌액되었으며, 그의 전기 영화 《레이(Ray)》(2004)가 만들어지기도 했다. 대표곡으로 <왓드 아이 세이>, <조지아 온 마이 마인드>, <히트 더 로드 잭(Hit The Road Jack)>(1961년 미국 빌보드 싱글차트 1위), <아이 캔트 스톱 러빙 유> 등이 있다.