Karly Marina Loaiza sa narodila 17. júla 1994 v Alexandrii (Virgínia), predmestí Washingtonu D.C.[en-wiki] Jej otec je Kolumbijčan, matka bola Američanka — rodičia sa spoznali koncom 80. rokov a otec sa neskôr vrátil do Kolumbie, keď bola Kali na strednej. Je najmladšia z piatich detí. Letá trávila v meste Pereira u otcovej rodiny. Na strednej škole T. C. Williams sa naučila hrať na klavíri a saxofóne, hrávala v jazzovom ansámbli. Záujem o fotografiu ju priviedol k tvorbe obalov pre vlastné mixtapy a krátkym experimentálnym filmom.[en-wiki] Po sérii konfliktov s rodičmi ju vyhodili z domu — istý čas žila v aute a písala pesničky na keyboarde, ktoré sa neskôr objavili na debutovom mixtape. Prezývka „Karluchis" sa transformovala na umelecký pseudonym Kali Uchis.
Krátko po maturite vydala 1. augusta 2012 svoj debutový mixtape Drunken Babble — bol opisovaný ako „žánrovo neoznačiteľný", s vplyvmi doo-wop, reggae a R&B začiatku 2000-tych rokov.[en-wiki] V roku 2014 spolupracovala s raperom Snoop Doggom na piesni On Edge z jeho mixtape That's My Work 3. Vo februári 2015 vydala debutové EP Por Vida — na produkcii sa podieľali Diplo, Tyler, the Creator, Kaytranada a BadBadNotGood. V októbri 2015 sa vydala na prvé turné po USA a Kanade ako predskakovacia umelkyňa pre Leona Bridgesa.
V roku 2017 sa objavila na piesňach She's My Collar z albumu Humanz kapely Gorillaz a získala nominácie na Grammy (Best R&B Performance za Get You s Danielom Caesarom) aj Latin Grammy.[en-wiki] Začiatkom 2018 vystupovala v aréne ako predskakovačka Lany Del Rey. Singel After the Storm s Tylerom a basistom Bootsy Collinsom predznamenal debutový album. Isolation vyšiel 6. apríla 2018 cez Virgin EMI Records — na Metacritic priemer 87/100 zo 17 recenzií[metacritic], 34. miesto Billboard 200.[en-wiki]
Druhý štúdiový album Sin Miedo (del Amor y Otros Demonios) vyšiel 18. novembra 2020 cez Interscope Records — bol jej prvým albumom prevažne v španielčine a dosiahol 1. miesto v Billboard Top Latin Albums.[en-wiki] Singel Telepatía sa stal virálnym cez lip-sync výzvu na TikToku začiatkom 2021 — 22. mája 2021 obsadil 1. miesto v Billboard Hot Latin Songs a vyšplhal sa na 25. miesto v Billboard Hot 100. Pieseň získala multi-platinovú certifikáciu RIAA. V tom istom období spolupracovala s Kaytranadom na piesni 10%, ktorá v roku 2021 získala Grammy za Best Dance Recording (63. ročník Grammy Awards 2021).[grammy]
Tretí album Red Moon in Venus vyšiel 3. marca 2023 a debutoval na 4. mieste Billboard 200.[en-wiki] Druhý španielsky album Orquídeas (2024) aj piaty Sincerely (2025) zhodne obsadili 2. miesto v Billboard 200. Spomedzi ocenení má jeden Grammy Award, jeden American Music Award, dve Billboard Music Awards a päť nominácií na Latin Grammy. K roku 2026 jej katalóg podľa súčtu RIAA certifikácií dosahuje vyše 29 miliónov certifikovaných jednotiek medzi albumami a piesňami.[en-wiki]
Medzi najvýznamnejšie spolupráce Kali Uchis patria piesne s Tylerom, the Creator (See You Again, 2017; After the Storm, 2018), Gorillaz (She's My Collar, 2017), Danielom Caesarom (Get You, 2016 — Grammy nominácia), Kaytranadom (10%, 2019 — Grammy víťaz), Jorja Smith (Tyrant, 2017), SZA (Fue Mejor, 2021) a Don Toliverom (Drugs N Hella Melodies, 2021).