Gruppens opprinnelige medlemmer var vokalist Liesje Sadonius, keyboardist Frank Duchêne, bassgitarist Alex Callier og gitarist Raymond Geerts. I 1997 overtok Geike Arnaert som vokalist, men hun forlot gruppen i 2008 for å satse på en solokarriere. Den siste konserten Hooverphonic gjorde med Geike fant sted 13. desember 2008 i Jekaterinburg i Russland. 29. oktober 2010 slapp Hooverphonic en ny singel. 14 ulike vokalister fremførte sangen, og til slutt ble Noémie Wolfs valgt som gruppens nye frontfigur. Knappe fem år senere, i mars 2015, trakk Wolfs seg fra bandet. I 2018 overtok Luka Cruysberghs som vokalist, før Arnaert kom tilbake som gruppens vokalist i 2020.