По происхождению цыганка, дочь гитариста Франсиско Амайя (прозвище Эль Чино, Китаец). Танцевала с шести лет, вместе с отцом выступала в барселонском ресторане «Семь ворот» . Её талант первым заметил каталонский художественный критик Себастьян Гаш.
В 1923 выступила в Мадриде.
В 1929 дебютировала в Париже, имела огромный успех, выступала в труппе Ракель Мельер.Памятник Кармен Амайе в Садах Хуана Броссы, БарселонаС 1936 жила и гастролировала за рубежом — в Португалии, США, странах Латинской Америки, Франции, Великобритании, Южной Африке. Получила высокие отзывы Артуро Тосканини и Леопольда Стоковского.
С 1935 снималась в кино, наиболее известна её последняя кинороль в фильме «Семья Тарантос» (1963, цыганская версия «Ромео и Джульетты» , с участием также Антонио Гадеса). Выступала в Белом Доме в 1944 по приглашению президента Рузвельта, в 1953 — по приглашению президента Трумэна.Вернулась в Испанию в 1947.
С успехом выступала в стране и гастролировала за рубежом до самой смерти.Актриса скончалась 19 ноября 1963 года. Похоронена на Монжуикском кладбище в Барселоне.