2008年奥运会前，杨沛宜从未接受过任何专门声乐训练。受喜爱音乐的父亲影响，从两岁半开始，杨沛宜就开始学唱一些歌曲和京剧，但在家长看来，唱歌纯粹就是一个兴趣。2008年4月一次偶然的机会，杨沛宜的父母得知北京海淀区正在举办中国小声乐比赛，抱着试一试的态度带小沛宜参加了，没想到她凭藉着一首自己喜欢的《妈妈格桑拉》最终获得了独唱一等奖。同年5月，杨沛宜与几个小伙伴一起，为中央教育科学研究所音像出版社录製了一盘幼儿英文歌曲。随后，杨沛宜还曾经参加过一场大型纪念表演活动的排练，原定在活动中，包括她在内的30名小学生将与周华健合唱《我是明星》，却在演出当天得到通知活动取消。

2008年8月8日晚举行的北京奥运会开幕式上，幕后献声《歌唱祖国》给大家留下了深深的印象，凭藉着这首歌,杨沛宜被媒体评选为“2008年最美的声音”。随后，录製了北京奥运会主题曲《我和你》童声版。收录于“陈其刚”奥运会开幕式作品专辑。

2009年，年仅8岁的杨沛宜签约金牌大风唱片公司。同年，录製央视2009《开学第一课——我爱你中国》，并演唱《我爱你中国》、《国家》；9月19日发行个人EP 《歌唱祖国/别看我只是一只羊》；9月27日，受邀参加在香港举办的“MusicFirst慈善音乐会”，现场演出钢琴版《歌唱祖国》以及2008年北京奥运会主题曲《我和你》，并在压轴曲目《初终音乐》中担任主唱；10月2日，杨沛宜在香港红磡体育馆参加“香港同胞庆祝中华人民共和国成立60周年文艺晚会”与香港歌手张学友、音乐家高世章以及小提琴家姚珏合作表演由温家宝的《仰望星空》改编的歌曲。

2010年1月29日上映的电影《喜羊羊与灰太狼之虎虎生威》中杨沛宜演唱插曲《左手右手》；5月21日在第六届少代会开幕式上演唱歌曲《我和你》；8月6日，北京奥运会、残奥会开闭幕式两周年纪念活动演唱《歌唱祖国》；12月受邀参加美国休斯顿大学“东方印象”活动。现场演唱《歌唱祖国》，《鲁冰花》。　

2011年12月1日，杨沛宜参加中央电视台联合举办的世界爱滋病日慈善晚会开幕式，并在朗诵诗歌《伸出你的手》。12月29日，受邀出席在香港会议展览中心举办的《李云迪红色·浪漫演奏会》，担任下半场中国作品演奏的开场嘉宾，演唱《歌唱祖国》。

2012年9月，杨沛宜与21位童星演唱《北京祝福你》。

2017年2月，杨沛宜参加了在广州举办的USAD China 2017美国学术十项全能中国赛，并成功晋级，将赴美参加决赛。

2011年11月30日，杨沛宜参加了由卫生部、中央电视台联合举办的世界爱滋病日慈善晚会，作为开场嘉宾，杨沛宜以一首诗歌《伸出你的手》，为全国爱滋病患者点亮红色丝带。呼吁全社会关注爱滋病消除歧视，全面预防，积极治疗让关爱和鼓励点亮希望，携起手与爱同行。

杨沛宜被媒体评为“2008年最美的声音”。小姑娘天真可爱，歌声清澈。奥运会开幕式总导演张艺谋认为她演唱的《歌唱祖国》是最令人感动的，她与生俱来的嗓音，没有繁複的技巧和刻意的设计，最纯净和自然的童音让人们更加感动。（中国新闻网评）杨沛宜的性格低调，一副“波澜不惊”的心态，博得了观众的好感。有一种超越年龄的稳重，话不多，做事有主见。（网易娱评）