Meskipun banyak biografinya yang telah terbit, banyak fakta dan kejadian dalam kehidupan Édith yang masih terselubung misteri. Ia dilahirkan dengan nama "Édith Giovanna Gassion" di Belleville, Paris, distrik yang banyak dihuni imigran yang belakangan digambarkan oleh Daniel Pennac. Menurut legenda, ia dilahirkan di tepi jalan Rue de Belleville 72 namun menurut sertifikat kelahirannya, ia lahir di Hôpital Tenon, rumah sakit arrondissement Belleville. Ia dinamai Édith sesuai dengan nama juru rawat Britania Edith Cavell yang dihukum mati. (Piaf —istilah masyarakat Paris untuk "burung gereja"— berasal dari nama julukan yang diperolehnya 20 tahun kemudian).
Ibunya, Annetta Giovanna Maillard (1898 – 1945), adalah seorang gadis setengah Italia berusia 17 tahun, kelahiran Livorno, yang bekerja sebagai penyanyi café dengan nama samaran Line Marsa. Dari ibunya ini, Édith mengambil nama tengah Giovanna. Ayahnya, Louis-Alphonse Gassion (1881 – 1944), seorang akrobat jalanan dengan pengalaman teater sebelumnya. Édith kecil segera ditinggalkan dan untuk sementara waktu dititipkan pada nenek dari pihak ibunya, Mena (kemungkinan seorang Kabyle). Tak lama kemudian, ayah Édith membawa anak itu kepada ibunya sendiri, yang mengelola sebuah rumah bordil di Normandy, lalu bergabung dengan Tentara Prancis (1916). Jadi sejak usia dininya Édith telah berkenalan dengan para pelacur dan berbagai tamu rumah bordil itu, suatu keadaan yang tentunya menimbulkan dampak yang mendalam pada kepribadiannya serta visinya tentang kehidupan.
Sejak usia tiga hingga tujuh tahun, Édith mengalami kebutaan. Sebagai bagian dari legenda Piaf, penglihatannya konon menjadi pulih setelah para pelacur neneknya pergi melakukan ziarah kepada Santa Thérèse de Lisieux. Pada 1929 ia bergabung dengan ayahnya dalam pertunjukan-pertunjukan akrobat jalanan. Ia kemudian tinggal di sebuah kamar di Grand Hôtel de Clermont (18 rue Veron, Paris 18ème) dan berpisah dari ayahnya, serta menempuh jalan hidupnya sendiri sebagai seorang penyanyi jalanan di Pigalle, Ménilmontant dan daerah pinggiran kota Paris (bdk. lagunya "Elle fréquentait la Rue Pigalle"). Usianya sekitar 16 tahun ketika ia jatuh cinta pada seorang lelaki yang bekerja sebagai tukang antar barang, Louis Dupont, dan tak lama kemudian melahirkan seorang anak yang dinamainya Marcelle. Sayang sekali, Marcelle meninggal pada masa kecilnya karena meningitis.
Karier menyanyi
Pada 1935, Édith ditemukan oleh pemiliki kelab malam Louis Leplée, yang kelabnya sering dikunjungi oleh orang-orang dari kelas atas maupun bawah. Ia membujuknya untuk menyanyi meskipun ia seorang yang sangat gugup. Ditambah lagi dengan tingginya yang hanya 142 cm, Leplée terdorogn untuk memberikannya nama julukan yang kemudian melekat dengan dirinya hingga akhir hayatnya dan menjai nama panggungnya: La Môme Piaf (Si Burung Gereja Kecil). Rekamannya yang pertama diterbitkan pada tahun yang sama. Tak lama kemudian, Leplée dibunuh dan Piaf dituduh sebagai salah seorang pelakunya; Piaf kemudian dibebaskan.
Pada 1940, Jean Cocteau menulis drama yang sukses Le Bel Indifférent untuk diperankan Piaf. Ia mulai berkenalan dengan orang-orang terkenal, seperti aktor Maurice Chevalier dan penyair Jacques Borgeat. Piaf menulis kata-kata dari banyak lagunya, dan bekerja sama dengan para komponisnya dalam menyusun iramanya.
Lagunya yang paling terkenal, "La vie en rose" (yang dipilih untuk Grammy Hall of Fame Award pada 1998) dikarang di tengah-tengah pendudukan Jerman di Paris pada Perang Dunia II. Pada masa ini, ia banyak diminta menyanyi dan sangat sukses. Bernyanyi untuk perwira-perwira Jerman yang berpangkat tinggi di One Two Club menyebabkan Piaf mendapatkan hak untuk berfoto dengan tahanan-tahanan perang Prancis, yang jelas dilakukannya sebagai usaha untuk meningkatkan moril mereka. Setelah memiliki foto-foto mereka bersama seorang selebriti, para tahanan itu kemudian dapat menggunting foto-foto mereka sendiri dan menggunakannya dalam dokumen-dokumen palsu sebagai bagian dari rencana-rencana pelarian mereka. Kini keterlibatan Piaf dengan gerakan Perlawanan Prancis diketahui luas, dan banyak orang berutang nyawa kepadanya. Setelah perang, ia mengadakan tur berkeliling Eropa, Amerika Serikat, dan Amerika Selatan, dan menjadi tokoh yang terkenal did unia internasional. Ia sangat populer di AS sehingga ia muncul delapan kali dalam Ed Sullivan Show dan dua kali di Carnegie Hall (1956 dan 1957). Ia menolong mengembangkan karier Charles Aznavour, membawanya dalam tur bersamanya di Prancis dan Amerika Serikat.
Orang yang dicintai Piaf dalam hidupnya, petinju Marcel Cerdan, meninggal pada 1949. Piaf menikah dua kali. Suaminya yang pertama adalah Jacques Pills, seorang penyanyi; mereka menikah pada 1952 dan bercerai pada 1956. suaminya yang kedua, Théo Sarapo, adalah seorang penata rambut yang kemudian menjadi penyanyi dan aktor, dan berusia 20 tahun lebih muda dari Piaf. Mereka menikah pada 1962.
Pada 1951 Piaf mengalami kecelakaan mobil, dan sejak itu ia mengalami kesulitan untuk meninggalkan kebiasaannya menggunakan morfin.
Gedung konser Paris Olympia yang terkenal adalah tempat di mana Piaf mencapai puncak kemasyhurannya setelah ia memberikan serangkaian resitalnya di sana dari Januari 1955 hingga Oktober 1962. Cuplikan-cuplikan dari lima resital ini (1955, 1956, 1958, 1961, 1962) diterbitkan dalam piringan hitam dan CD dan selalu dicetak ulang. Pada April 1963, Piaf merekam lagunya yang terakhir "L'homme de Berlin".
Kematian dan warisan
Pada usia yang relatif muda, 47 tahun, Piaf meninggal karena kanker di Plascassier, di Riviera Prancis, pada 10 Oktober1963, satu hari sebelum sahabatnya Jean Cocteau. Jenazahnya dibawa kembali ke Paris dan di sana barulah kematiannya diumumkan pada 11 Oktober, tanggal resmi kematiannya. Ia dimakamkan di Pemakaman Père Lachaise, Paris. Meskipun uskup agung Paris melarang pelayanan misa Katolik Roma (karena gaya hidupnya), prosesi pemakamannya diikuti oleh ratusan ribu pelayat yang berkerumun di jalan-jalan di Paris dan upacara di pemakamannya dipadati oleh lebih dari 40.000 orang penggemar. Charles Aznavour mengenang bahwa prosesi pemakaman Piaf adalah satu-satunya kesempatan sejak Perang Dunia II, ketika lalu lintas di Paris sama sekali berhenti.