Angelika Kirchschlager studierte Schlagzeug und Klavier am Mozarteum in Salzburg. 1984 wechselte sie an die Wiener Musikakademie, wo sie Gesang studierte, u.a. bei Gerhard Kahry und Walter Berry. Erste Engagements führten sie an die Kammeroper Wien und – im letzten Jahr ihres Gesangsstudiums – an die Grazer Oper.
1991 gewann sie drei Platzierungen beim Wiener Belvedere-Gesangswettbewerb. 1993 wurde sie Mitglied der Wiener Staatsoper; in der Rolle des Cherubino in Le nozze di Figaro debütierte die lyrische Mezzosopranistin.
2002 sang sie die Titelpartie in der Uraufführung von Sophie's Choice des britischen Komponisten Nicholas Maw am Royal Opera House in London. Bei den Salzburger Festspielen debütierte sie 2003 in einer Neuproduktion von Hoffmanns Erzählungen und sang sie ein Jahr später den Octavian im Rosenkavalier. 2006 erarbeitete sie bei den Salzburger Osterfestspielen mit deren Leiter Sir Simon Rattle die Melisande in Claude Debussys Pelléas et Mélisande.
Kirchschlager hat mit vielen angesehenen Dirigenten wie Claudio Abbado, Bertrand de Billy, Sir Colin Davis, John Eliot Gardiner, Christopher Hogwood, James Levine, Kurt Masur, Riccardo Muti, Kent Nagano, Seiji Ozawa, Kurt Sanderling, Donald Runnicles, Sir Simon Rattle zusammengearbeitet. Sie gibt regelmäßig Liederabende und war wiederholt Gast der Schubertiade Schwarzenberg. Häufiger Begleiter am Klavier ist Helmut Deutsch.
Aufgetreten ist Kirchschlager bislang an Häusern wie der Mailänder Scala, dem Royal Opera House in London, der Metropolitan Opera in New York, der Opéra de Paris, der Opera La Monnaie/De Munt in Brüssel, der Wiener und Münchner Staatsoper, der Deutschen Oper Berlin, der San Francisco Opera, im Salle Pleyel und in der Cité de la Musique in Paris, in Avery Fisher und der Carnegie Hall in New York, der Boston Symphony Hall und dem Barbican Centre sowie der Wigmore Hall in London.
2013 unternahm sie gemeinsam mit dem deutschen Liedermacher Konstantin Wecker eine Tournee durch Deutschland und Österreich. Im selben Jahr erschien ihre Autobiografie Ich erfinde mich jeden Tag neu, aufgezeichnet für den Amalthea-Verlag von Achim Schneyder.