이혜원은 1971년 서울에서 태어나 가야금을 전공했던 언니의 영향으로 국립국악고등학교에서 거문고를 전공했다. 1989년 서울대학교 음악대학 국악과에 입학했고, 대학 1학년 재학 시절 동아국악콩쿠르에서 현악부문 은상을 수상하였다. 대학시절 노래패 ‘메아리’에서의 활동을 바탕으로, 대학졸업 후 ‘노래를 찾는 사람들’에서 본격적인 가수로서의 삶을 시작했다.
1993년부터 1997년에 걸쳐 ‘노래를 찾는 사람들’에서 가수로 활동하면서, 4집 음반 중 솔로곡 ‘무소의 뿔처럼 혼자서 가라’를 비롯하여, 세종문화회관에서 열린 10주년 기념공연과 음반 제작에 참여하였고, 1994년 예술의 전당에서 김덕수사물놀이, 전인권, 권인하 등과 함께 국악의 해 기념 뮤지컬 ‘영고’에 출연하기도 했다. 또한, ‘열린 음악회’, ‘샘이 깊은 물’, ‘대학가요제’ 등 많은 방송활동과 초청공연 등에 참여했고, 김광석, 인순이, 이선희, 정태춘, 박은옥, 윤도현, 김범수, 유익종, 이정열 등 많은 가수들의 콘서트와 음반 제작에 코러스로 참여하였다. 이 밖에도 많은 라이브 클럽에서의 연주활동과 다양한 녹음활동을 비롯해, 1997년 10월 CBS제2회 통일가요제에서 ‘여기에 우리’로 대상을 차지하는 등 다양한 쟝르에 걸쳐 솔로가수로서의 활동을 이어갔다.
1999년 결혼과 함께 미국 유학길에 오르고, 2000년 보스턴 버클리 음대에 입학하여 보이스 퍼포먼스를 전공하면서 재즈로 음악의 영역을 넓혀감과 동시에, 본격적으로 자신의 음악색깔을 찾아가기 시작했다. 버클리 재학 시절, 지금까지 그녀가 해 왔던 국악, 포크, 그리고 재즈 등의 다양한 쟝르의 음악들을 그녀만의 색깔로 완성시키기 위한 실험적인 도전들이 시도되었고, 마침내 버클리 퍼포먼스센터에서의 졸업연주로 꽃을 피우게 되었다.
졸업과 동시에 한 아이의 엄마로서의 삶이 시작되고, 보스턴에서 텍사스 달라스로, 그리고 다시 시애틀로 이주하게 되었다. 보스턴, 뉴욕, 달라스, 시애틀 등지에서 가수로 또 거문고 연주자로 활동하던 중, 2011년 오랜 음악동료이자 버클리동문인 재즈 피아니스트 임미정과 함께 첫 음반을 녹음하게 되었다. 음반녹음 과정은 CBS기독교방송 다큐멘터리 ‘예수와 사람들’에 ‘처음사랑’ 이라는 제목으로 방영되기도 했다. 2011년 10월에는 배우 허준호가 연출한 시애틀 형제교회 창립40주년 기념 뮤지컬 ‘Jesus Christ Superstar’ 에서 마리아역으로 뮤지컬 배우로서의 도전을 시작했다. 현재는 시애틀지역과 한국에서 가수로서 또한 보컬트레이너로서 활발히 활동을 이어가고 있다.