В 2002 году девушка записала свой первый официальный сингл “A Thousand Miles”. После выхода песни, Карлтон проснулась знаменитой. Песня возглавила американский чарт Mainstream Top 40, заняла 5 место в Billboard Hot 100, взлетала на первое место австралийского хит-парада ARIA и обосновалась на шестом месте UK Singles Chart. По итогам продаж трек заработал два платиновых сертификата в Австралии и золотой в Новой Зеландии. Также он удостоился трех номинаций на премию Грэмми. И хотя приза так и не получил, популярность его не знала границ.
В апреле 2002 году, Карлтон записала свой дебютный альбом Be Not Nobody. В него вошел дебютный сингл певицы, а также песни “Ordinary Day” и “Pretty Baby”, которые заняли высокие места в мировых чартах. Сам альбом занял 5 место в Billboard 200 и 7 место в UK Singles Chart. Он удостоился платинового статуса в США и Японии, а золотого- в Канаде, Австралии и Великобритании. Особое внимание альбом получил в азиатских странах, разойдясь большим тиражом в Гонконге, Индонезии и Тайване.
Следующий студийный альбом певицы под названием Harmonium появился на свет в 2004 году. Он был уже гораздо менее популярным и попал только в чарты США и Японии. В США было продано менее 200,000 копий альбома. В лонгплей вошел популярный сингл “White Houses”, занявший 86 место в Billboard Hot 100. Популярность певицы пошла на спад, однако фанаты все еще старались заказать Ванессу Карлтон на свои мероприятия. А девушка активно гастролировала в поддержку своего альбома.
Ванесса Карлтон записала еще три студийных альбома, Heroes & Thieves (2007), Rabbits On The Run (2011) и Liberman (2015). Если первым двум еще удалось протиснуться в Billboard 200, то последний в чарты уже не попал. В Heroes & Thieves вошел последний на данный момент сингл Карлтон, которому удалось попасть в хит-парады. “Hands On Me” занял 30 место в чарте US Adult Top 40.
В 2016 и 2017 году Ванесса записала два концертника: Liberman Live и Earlier Things Live. Второй был записан на собственной студии звукозаписи певицы Victor Music.
С начала 2018 года Карлтон работает над шестым студийным альбомом. Дата выхода лонгплея и его название пока неизвестны.