A soli 19 anni Gaia, come è comunemente chiamata, partecipa a X Factor 2016. Dopo aver convinto i giudici, la ragazza entra a far parte delle Under Donna capitanate da Fedez. Alla fine dell’edizione si classifica seconda e pubblica l’EP New Dawns che contiene l’omonima canzone presentata nel talent, che è subito disco d’oro. Per lei si prospetta una gran carriera: Gaia mette d’accordo pubblico e critica.
Nel 2017 viene scelta insieme a Briga per cantare la sigla del cartone animato Miraculous. Lo stesso anno pubblica il singolo Fotograms. La carriera, che sembrava avviata, subisce un lungo stop di quasi due anni.
Nel 2019 Gaia decide di rimettersi in gioco partecipando alla diciannovesima edizione di Amici. Una volta entrata nella scuola la cantautrice conquista nuovamente tutti, critica e pubblico, anche grazie ai suoi singoli, Chega (scritto in portoghese), Coco Chanel, Fucsia, Calma (versione italiana di Chega) e Densa, tutti contenuti nel suo primo album, Genesi (che debutta in quinta posizione). Il 3 aprile dello stesso anno Gaia Gozzi vince il talent di Canale 5. Un mese e mezzo dopo pubblica la riedizione del suo album, intitolato Nuova genesi, che conquista la terza posizione nella chart degli album più venduti e ottiene il disco d’oro. Passano quattro mesi e Gaia è nuovamente protagonista, questa volta per beneficenza, del talent di Maria De Filippi Amici Speciali.
Nel 2020, oltre a pubblicare il secondo singolo del suo album, Coco Chanel, collabora con Lowlow in Non siamo niente, e con Ernia, Rkomi, Madame, Samurai Jay e Andry the Hitmaker in Nuove strade.