2005年，姚贝娜被选为由著名音乐家三宝担任总导演兼作曲的音乐剧《金沙》的第一任女主角，在剧中扮演角色“金”。《金沙》根据世界重大考古发现成都“金沙遗址”创作，讲述一个现代考古学者“沙”与3100年前在金沙遗址生活的“金”跨越时空的爱情故事。该剧于2005年3月20日在成都预演后，于4月8日在北京首演，姚贝娜的演出获得了界内的首肯和好评，为她奠定了在音乐界的基础。10月19日，姚贝娜出席南宁国际民歌艺术节暨第二届中国-东盟博览会开幕式晚会《大地飞歌2005》，与沙宝亮共同演绎《梦幻·刘三姐》。同年，她加入海政歌舞团担任独唱演员。

2006年1月，姚贝娜参加“喜盈门电影人新春大联欢”，与沙宝亮合唱歌曲《美丽的传说》；8月，她代表海军政治部参加第十二届CCTV青年歌手电视大奖赛，获得通俗唱法组银奖。10月，她在美国华盛顿肯尼迪艺术中心，担任宋祖英《好一朵美丽的茉莉花》个人音乐会的表演嘉宾，与宋祖英、陈莉莉、阿幼朵合唱歌曲《哭嫁歌》。

2007年2月，姚贝娜参加中央电视台春节联欢晚会，和火风合唱歌曲《老公老婆我爱你》。2008年4月17日，姚贝娜代表解放军海政歌舞团参加“第13届CCTV青年歌手电视大奖赛”，以总分199.19分获得了流行唱法组金奖。她在现场的演唱得到了评委的一致肯定，台湾金牌音乐人刘家昌为她打出了100分的满分。8月，她参加北京奥运会闭幕式，与韦唯、孙楠等40余位歌手合唱歌曲《超越》。10月，姚贝娜推出个人单曲《心如明月》；11月16日，她获得了第九届CCTV-MTV音乐盛典内地年度“最具潜力歌手”称号。

2009年，姚贝娜离开海政文工团，签约沙宝亮的“乐巢音尚”公司，成为一名艺人。6月，她成为四面山AAAA级风景区的形象代言人，并演唱了歌曲《四面山之恋》。11月3日，她推出首张个人EP专辑《来不及》，收录了包括《来不及》《暗伤》《一个人听见全世界听见》3首歌曲；12月30日，又推出个人单曲《问红尘》，作为网游《大明龙权》的主题曲。

2010年2月13日，姚贝娜参加中央电视台春节联欢晚会，与师鹏、熊汝霖、王澜霏同台演唱歌曲《我要歌唱》；3月21日，她发行在加入乐巢音尚后的首张EP大碟《只因为爱》；7月，在深圳音乐厅与父亲姚峰、师兄刘罡共同举办“今夜吹来低碳风”演唱会。8月12日，姚贝娜参加在深圳举办的世界大学生夏季运动会倒计时一周年晚会，与沙宝亮合唱歌曲《告诉世界》；8月13日，两人又在中国国际七夕盛典歌会上合唱歌曲《爱在七夕》。9月30日，姚贝娜参加广东电视台“辉煌跨越——第16届亚运会会歌发布仪式”，与孙楠合唱广东亚运会会歌《重逢》。10月，她入选“亚运歌手”名单。

2011年2月，姚贝娜参加第一届央视网络春晚，与沙宝亮率众歌手合唱主题歌《给力春天》。同年，她被查出患上乳腺癌，于5月31日做了乳腺癌的切除手术，在化疗间隙，应刘欢邀请录制了《后宫·甄嬛传》的片头曲《红颜劫》、插曲《菩萨蛮》《惊鸿舞》《金缕衣》和《采莲曲》等。随着《甄嬛传》的热播，剧中由姚贝娜演唱的主题曲、插曲大受关注，她也开始被大众所熟知。同年，姚贝娜的单曲《只因为爱》获“中国歌曲排行榜”年度金曲奖。

2012年5月31日，姚贝娜发布个人同名专辑《姚贝娜》，收录了包括《小头发》《可以不可以》《我要的很简单》等11首歌曲。专辑主打歌《小头发》由她自己词曲创作，整张专辑风格清新，带有强烈的个人色彩。6月1日，姚贝娜推出个人精选辑《只因为爱2002-2012作品精选》；并推出单曲《画情》，并作为电影《画情2》的宣传曲；11月22日，又推出个人单曲《生命的河》，并作为冯小刚执导的电影《一九四二》的主题曲。同年，姚贝娜签约华谊兄弟音乐公司。

2013年1月1日，姚贝娜推出与沙宝亮合唱的歌曲《阆中之恋》。3月，她受邀担任“第15届CCTV青年歌手电视大奖赛”流行组复赛评委。7月，姚贝娜参加浙江卫视歌唱选秀节目《中国好声音第二季》的比赛，演唱张惠妹的《也许明天》，获得导师和听众的好评，加入那英组，成为第二期《中国好声音》人气最高的学员， 最终成为那英组亚军。9月28日，她推出个人单曲《牵着阳光的手》。11月，姚贝娜受央视邀请参加了《我要上春晚》的年度总决赛录制，现场演唱歌曲《也许明天》《生命的河》，获得“2014春节联欢晚会彩排邀请函”，成为首批直通春晚的选手。11月21日，她推出个人单曲《我会再回来》，并作为电影《制服》的主题曲；12月3日，她在北京举行EP专辑《1/2的我》的发布会，该专辑收录了《心火》《不唱情歌》《爱无反顾》《战争世界》4首歌曲。

2014年1月8日，姚贝娜推出个人翻唱单曲《矜持》，并作为电影《前任攻略》的主题曲；1月15日，她为迪士尼电影《冰雪奇缘》（Frozen）演唱的中文主题曲《随它吧》播出。1月30日，姚贝娜第三次登上中央电视台春节联欢晚会，在零点前献唱压轴歌曲《天耀中华》，该歌曲在央视网票选的“观众最喜爱节目”中获得第一名。3月17日，她推出个人单曲《Beautiful Light》；并演唱电视剧《秀秀的男人》的主题曲《相信爱很美》。4月26日，在“ MusicRadio中国TOP排行榜颁奖晚会”上，姚贝娜凭借2013年唱片《1/2的我》获得年度金曲、音乐之声DJ最爱艺人及Top榜最佳女歌手三项大奖；5月4日，她推出个人单曲《依爱》，并作为《白蛇传》水景秀主题曲。5月17日，在“第一届中国新歌榜颁奖盛典”，姚贝娜凭借唱片《1/2的我》获亚洲最欣赏女歌手和年度十大新歌两项大奖；5月22日，她获得“第七届城市至尊音乐榜”年度至尊女歌手奖，而歌曲《心火》则获得年度20大金曲奖；6月25日，她又获得“爱是最美的风尚·全明星时尚盛典”明星风尚榜样奖。8月15日，姚贝娜推出个人单曲《天下平安》；11月，她参加由腾讯视频与联合华纳共同研发的原创音乐真人秀节目《hi歌》，并现场演唱了歌曲《鱼》；12月，她患病住院，缺席《hi歌》年度盛典。

2015年1月18日，她获得“第15届华鼎奖全球演艺名人满意度调查发布盛典”年度最具人气歌手奖。4月15日，姚贝娜的首张纪念专辑《永存》发行，收录了她早前录制完成但未经发表的12首歌曲，专辑的制作人、词曲人是刘家昌。9月25日，她的第二张纪念专辑《天生骄傲》发行，专辑一共收录了11首歌曲，制成了双CD。除了《如果没有你》《随它吧》《时间都去哪儿了》外都是姚贝娜曾经唱过的demo以及哼唱作品，整张专辑的制作均由其生前好友亦或是曾合作过的音乐人完成，包括陈少琪、金玟岐、郑楠、侯磊等。11月19日，姚贝娜生前遗作《泸沽情思》由北京华数唱片正式发行， 这首歌曲是她早期的一首作品，延续了其一贯悠扬细腻的音乐风格。2016年1月16日，在姚贝娜去世一周年之际，她的遗作《风光》正式发表。

姚贝娜的父亲是深圳音协主席、武汉音乐学院副教授姚峰，母亲是声乐演员。她的父母都是武汉人，自小习乐，1972年一同考入湖北艺术专科学校（现武汉音乐学院）戏剧系声乐专业，是同班同学，成绩均名列前茅。姚贝娜的到来正值其父母事业上升期，她的母亲最终决定牺牲自己艺术生命，迎接新生命的到来。

2011年，姚贝娜被查出患有乳腺癌，并于同年接受了左乳全切手术。2015年1月，她因为乳腺癌恶化，经诊断发现癌细胞已经转移入大脑和肺部，在北大深圳医院ICU（重症加强护理病房）救治；在昏迷前自愿表示要捐献眼角膜，委托父亲于1月9号签署了捐献角膜的志愿书。

2015年1月16日下午16时55分，姚贝娜病逝于北京大学深圳医院。1月20上午8时10分，姚贝娜遗体告别仪式在深圳市殡仪馆大礼堂举行，现场大批歌迷自发前来送别。灵堂内外播放姚贝娜演唱过的《菩萨蛮》《金缕衣》《鱼》等歌曲代替哀乐。

姚贝娜从小就有音乐天赋，她的父亲姚峰曾回忆起在她3岁时发生的一件趣事。姚峰在家给学生补课时，学生刚唱完，姚贝娜突然喊道：“爸爸，叔叔有舌根音。”姚峰略显尴尬，马上打断她的话，说：“别瞎说！”然而，姚贝娜并没有瞎说，那位学生的确存在这一毛病。

姚贝娜因病过世已半年的时候，认证为“乐评人”的网友“歌霸”发出多条微博称姚贝娜为“假唱天后”，还称华谊以及姚贝娜的父母“发死人财”。对此，华谊音乐宣传总监张亮回应称，以前确实有大型直播活动主办方要求歌手配合假唱，但姚贝娜生前很抵触假唱，所以她很喜欢唱音乐节，因为可以真唱。针对“歌霸”的质疑，张亮还表示没必要攻击去世的人和她的父母。

2015年，姚贝娜因病去世，她捐献出了一对眼角膜，成功让4人复明，所以在遗体器官捐献者纪念日这天，不时有人到姚贝娜墓前祭扫和敬献鲜花。姚贝娜的墓旁有一座由白铜制成姚贝娜的雕像，对于建姚贝娜的雕像这一举动却引发了争议。有网友评论称，姚贝娜作为歌手去世后有雕像，而好多先烈却是孤坟，这样的做法无法起到教育后代的作用。还有网友认为姚贝娜固然优秀，捐角膜值得尊敬，但对她的过分歌颂也有些不妥。

姚贝娜的音域很广，高音唱得扎实，不是什么海豚音，她就是个天才。（姚峰 评）

姚贝娜在演唱歌曲《泸沽情思》时，对音乐的理解和驾驭已经相当纯熟，满通透的声线和千回百转的唱腔，把摩梭少女大胆热情的形象和对情郎的痴爱缠绵都融入了歌声里，将一缕情丝挑拨的分外动人心弦。（网易娱乐 评）

作为歌手或音乐人，姚贝娜始终以正面阳光形象示人，没有绯闻，给艺人树立了榜样。作为女儿，她至死留给父母的印象都是大气、坚强、乐观，因此给双亲些许安慰。作为公民，她通过音乐及公益活动为许多人带来温暖与帮助。她尽管英年早逝，但是她留下的美好，人们永远不会忘记。（南方日报 评）

姚贝娜在对音乐的诠释上，既保持传统歌手的正气、端庄、严谨、专业，也释放了一代年轻人身上的自由力量。（第15届华鼎奖组委会 评）

2015年4月，据国际天文学联合会（IAU）出版的小行星公告，小行星41981被命名为“姚贝娜星”（Yaobeina），命名者是香港业余天文学家杨光宇先生。9月26日，姚贝娜雕像揭幕仪式在武汉石门峰纪念公园举行，整个雕像由白铜制成，底座上是姚贝娜父亲写的两句话“一个爱唱歌的女孩、一个用生命歌唱的女孩”。

2018年1月16日，在姚贝娜去世三周年之际，近百位她的粉丝赶到石门峰名人文化公园为已逝的偶像举行纪念活动。当日，姚贝娜遗物陈列室对外开放，展示她生前穿过的两套军装、军功章、获奖证书等物品，这些物品均由姚贝娜父母捐赠。