Conocida por su voz y aspecto dulces, Day fue especialmente conocida por sus papeles en comedias como ‘Confidencias a medianoche’ de 1959 -por la que logró su única nominación al Oscar- o ‘Yo, ella y la otra’ de 1960, si bien también llegó a trabajar con Alfred Hitchcock en ‘El hombre que sabía demasiado’ de 1956, junto a James Stewart. También protagonizó célebremente ‘Té para dos’ (1950), ‘Calamity Jane’ (1953), ‘Quiéreme o déjame’ (1955), ‘A la luz de la Luna’ (1953) o ‘Pijama para dos’ (1957) y protagonizó su propia sitcom, The Doris Day Show, de 1968 a 1973.
Day compaginó su enorme popularidad como actriz durante mediados de los 50 y 60 con el éxito en la música, siendo una de las intérpretes pop más populares durante dicho periodo. Su canción insignia es ‘Que Sera, Sera (Whatever Will Be, Will Be)’, compuesta para la mencionada película de Hitchcock. Otros de sus éxitos fueron ‘Dream a Little Dream of Me’ o ‘Sentimental Journey’.
También fue muy conocida la labor de Day como activista por los animales, que asumió de manera casi exclusiva tras retirarse del cine y de la televisión a finales de los 60. La artista fundó la Doris Day Pet Foundation en 1978, luchó por mejorar la legislación en favor de los derechos de los animales y era vegetariana, además de una gran amante de las mascotas. Day fue además madre del músico Terry Melcher, productor de los primeros dos álbumes de The Byrds y de varios singles de The Beach Boys, entre ellos ‘Kokomo’.