Clive Davis (el descubridor de Whitney Houston años atrás) la descubrió en Arista Records y lanzó el 26 de junio de 2001 Songs in A Minor con el que consiguió cinco premios Grammy; incluyendo los preciados Mejor Artista Nuevo y Canción del Año (por Fallin”).
En 2002 coescribió la canción «Impossible» junto a Christina Aguilera en el disco, Stripped. En 2004, su dueto con el cantante Usher para el tema «My Boo» le valieron ocho nominaciones a los premios Grammy 2005, ganando en tres ternas por material del álbum y en una por «My Boo». Cabe destacar la nominación de «If I Ain’t Got You» como Canción del Año y del álbum como Disco Del Año, dos de las más importantes categorías de los Grammy.
En octubre de 2005 se lanzó a la venta el disco Unplugged, álbum en vivo de las descontinuadas series de conciertos acústicos de la MTV que Keys trajo de nuevo a la luz. El álbum debutó en el número 1 de ventas de Estados Unidos convirtiendo a Keys en la primera cantante femenina de r&b en debutar consecutivamente con tres álbumes en el número 1[cita requerida]. El disco fue el segundo unplugged con mejores ventas en la primera semana[cita requerida], solo superado por el de Nirvana. El disco Unplugged le valió 4 nominaciones a los Grammy 2006, más una por un dueto con su corista Jermaine Paul que aparece en el disco So Amazing (un tributo al fallecido Luther Vandross). La canción nominada es un cover del clásico de Vandross «If This World Were Mine».
Keys grabó un dueto junto a Bono de U2 para ayudar a la organización contra el SIDA Keep A Child Alive, de la cual Keys es portavoz mundial. El tema es una versión de «Don’t Give Up» de Peter Gabriel. El tema fue rebautizado por Keys y Bono como: «Don’t Give Up (Africa)». Todo lo recaudado irá en favor de la organización que provee medicamentos para tratar el VIH en los países más pobres de África, principalmente para los niños.
Su siguiente disco As I am se publicó el 13 de noviembre de 2007. En este trabajo contó con la ayuda de la compositora Linda Perry, que contribuye con tres temas, entre ellos, «The Thing About Love», canción que Alicia Keys interpretó en el Live Earth. En este disco se ha acercado más al rock y al funk que en álbumes anteriores. «He sido totalmente libre a la hora de componer y el resultado supera las expectativas con creces», ha dicho Keys en declaraciones a Billboard.
La salida de As I am vino a ser un éxito de ventas en la primera semana al vender 742 000 copias y otorgándole el primer lugar en el Billboard Pop 200, mientras tanto el single «No one» llega a la primera posición del Billboard Hot 100. Tan solo en 90 días No one superó las 40 millones de visitas en YouTube y ha sido uno de los vídeos musicales más vistos del año en la página. Actualmente ha superado los 107 millones de visitas en la misma página.
En 2008 grabó la canción «Another Way To Die» a dúo junto con Jack White para la película Quantum of Solace, de la saga cinematográfica de James Bond. Este trabajo se vio envuelto en polémica porque fue elegido a costa de descartar una canción de Amy Winehouse, quien anunció que publicaría su canción para demostrar que era superior a la elegida.[cita requerida]
En ese mismo año dio vida a June Boatwright en The Secret Life of Bees junto a Queen Latifah, Jennifer Hudson y Dakota Fanning.
Alicia Keys suma a la fecha 24 nominaciones al Grammy, 12 Grammys bajo el brazo y cuatro álbumes número uno en Estados Unidos, los cuales, además, han debutado en el número 1 de Billboard 200, honor que comparte con Britney Spears. También trabajó con Alejandro Sanz en el tema «Looking for paradise» y con Jay-Z en «Empire State of Mind», este último siendo uno de los homenajes, a partir de su lanzamiento, más importantes dedicados a la ciudad de Nueva York. Estaba nominada en la categoría Internacional en Lengua No Española a Mejor Artista a los Premios 40 Principales 2012. Aunque no ganó este premio, le dieron otro premio por ser Mejor Artista y Compositora Estaunidense de la Última Década.
