Piafs stemme har en utpreget altklang, og spennet i sanger hun framførte, ligger som regel innenfor en drøy oktav, vanligvis mellom g og a. Hennes stemme har blitt omtalt av både samtidige og senere anmeldere. Mikael Katz skrev i Expressen ved et av hennes Sverigebesøk: «Når hun begynner å synge med sin harde, hese stemme, beveger hun hendene forsiktig, men meget uttrykksfullt, diskret sensuelt.