Настоящее имя и фамилия - Шанталь де Гёйльрре.
В 1946 году её семья переехала в Париж. Шанталь начала свою музыкальную карьеру, исполняя песни в стиле yé-yé (лёгкая музыка 60-х годов, исполняемая, в основном, девушками-куколками «с картинки»).
Дебютировала в фильме «Шарада» (танцовщица Экстра, 1963, реж. Стенли Донен). Её актерской удачей стала роль Мадлен Зиммер в фильме Жана-Люка Годара «В мужском и женском роде» (1966). Шанталь снималась в фильмах у режиссёров «новой волны», таких как Жан-Даниэль Полле, Филипп Лабро, Дидье Каминка, Пьер Черния.
Шанталь Гойа известна как эстрадная певица, с 1964 года она продала более 40 миллионов своих альбомов и пластинок.
С 1975 года переключилась исключительно на детскую аудиторию. С тех пор Шанталь Гойя вместе со своим мужем, поэтом и композитором Жаном-Жаком Дебю, постоянно организует и представляет различные детские шоу.