Клайн начала записываться в 1955 году и в течение первых пяти лет своей карьеры выпустила 17 синглов. За исключением сингла «Walkin' after Midnight» (1957), успех её ранних пластинок был весьма незначителен. Объяснялось это тем, что продюсеры настаивали на том, чтобы Клайн исполняла только песни, написанные группой старомодных авторов. Хотя в те годы она имела мало влияния на подбор исполняемого материала, Клайн удалось записать несколько интересных работ в стиле рокабилли.
После истечения контракта в 1960 году Клайн сменила лейбл и продюсера. На первой же сессии с новым продюсером был записан её суперхит, «I Fall to Pieces», который вскоре возглавил кантри-чарты и послужил образцом для так называемого «нэшвиллского звучания» кантри-музыки 1960-х. С годами её голос становился богаче и уверенней, а концертные выступления — эмоциональней. Пиком карьеры Клайн был выход в ноябре 1961 года сингла «Crazy», написанного Вилли Нельсоном и вошедшего в историю как эталонная запись «нэшвиллского звучания».
В июне 1961 г. певица попала в серьёзную автокатастрофу. Её голова была обезображена шрамами, для маскировки которых она была вынуждена носить замысловатые парики. В марте 1963 года самолёт, в котором летела 30-летняя Клайн, потерпел катастрофу. Посмертная слава певицы росла с каждым десятилетием. Принято считать, что она открыла женщинам дорогу в кантри-музыку, прежде считавшуюся уделом мужчин. Лучшие записи Клайн имеют много общего с американской эстрадой середины 1960-х, на развитие которой она оказала значительное влияние.
