Sie begann privat mit ihrem musikalischen Freundeskreis zu singen, zu dem auch etabliertere Namen wie Mr. Bonfa und Vinicius de Moraes gehörten. Es war Herr Moraes, der den Originaltext für „The Girl From Ipanema“ schrieb, benannt nach einem Strandviertel in Rio, in dem er und Herr Jobim einer schönen Frau zusahen, nach der sie sich sehnten.
Nachdem das Lied ein Hit geworden war, beschrieben Herr Getz und Herr Taylor, der Produzent, Frau Gilberto in der Presse als eine Hausfrau, die sie entdeckt hatten – eine Charakterisierung, die sie angesichts der Jahre, die sie damit verbracht hatte, privat mit ihren Freunden zu singen, verärgerte ihr Ehemann. „Ich kann nicht anders, als mich darüber zu ärgern, dass sie auf Lügen zurückgegriffen haben“, wird sie auf ihrer Website zitiert.
Sie hatte zu dieser Zeit auch Spannungen in ihrer Ehe und begann bald eine kurze, angespannte Affäre mit Herrn Getz. (Sie und ihr Mann ließen sich kurz darauf scheiden.) Sie tourte mit Mr. Getz durch die Vereinigten Staaten und trat als Gastsängerin auf; das daraus resultierende Live-Album, „Getz Au Go Go“ war auf fünf Titeln zu hören.
Der Erfolg dieses Albums führte zu einem Solovertrag mit Verve Records, dem Label von Herrn Getz, das 1965 „The Astrud Gilberto Album“ veröffentlichte. Obwohl es die Billboard-Pop-Top 40 nur knapp verfehlte, wurde es für den Grammy als Album des Jahres nominiert. Für ihr drittes Album „Look to the Rainbow“ erweiterte sie ihren Sound durch die Zusammenarbeit mit dem Arrangeur Gil Evans, der vor allem für seine Arbeit mit Miles Davis bekannt ist.
Während ihre Musik von amerikanischen Popkritikern respektvoll aufgenommen wurde, erhielt Frau Gilberto nie eine entsprechende Reaktion von Kritikern in Brasilien, die das Gefühl hatten, dass sie in ihrer Karriere Glück gehabt hatte. Infolgedessen trat Frau Gilberto, die Mitte der 1960er Jahre nach Amerika ausgewandert war, nur einmal in ihrem Heimatland auf.
(Dennoch war „The Girl From Ipanema“ in Brasilien so beliebt, dass es bei der Eröffnungszeremonie der Olympischen Sommerspiele 2016 in Rio de Janeiro von Daniel Jobim, dem Enkel des Komponisten, aufgeführt wurde, während das Model Gisele Bündchen über die Bühne ging und die… Das Publikum sang mit.)