Med Les Browns orkester hadde Day suksess med en rekke låter, og hun oppnådde blant annet førsteplass på de amerikanske hitlistene med sangen «Sentimental Journey». Senere oppnådde hun flere førsteplasser med sine egne låter. Dette var blant annet sangen fra filmen , hvor hun også hadde en rolle. Denne sangen, «Que Sera, Sera (Whatever Will Be, Will Be)», ble etter dette hennes kjenningsmelodi. Melodiene «Que Sera Sera» og «Secret Love» vant Oscar som beste filmmelodier, mens Doris Day ble Oscar-nominert en gang for hovedrollen i .