Hillary Duff’un kariyerine müziği de eklediği yıl 2002. İlk kez, bir Noel şarkıları derlemesi olan Santa Claus Lane’de şarkılar söyledi. Albüm Billboard Amerika listelerinde ilk 100’e girdi. 2003’te, başrolde oynadığı film The Lizzie McGuire Movie’nin soundtrack’i için de pek çok şarkı seslendiren Hilary, ilk stüdyo albümü Metamorphosis’i 2003’te yayınladı. Amerika ve Kanada listelerinde kısa sürede zirveye kuruldu. Albüm 3.7 milyon satarak Amerika’da o yılın en çok satan albümlerinden oldu. So Yesterday single’ı pek çok ülkede şarkıcı olarak tanınmasını sağladı. Aynı yıl çıktığı dünya turnesiyle büyük ilgi gördü, Britney Spears ve Christina Aguilera’dan daha büyük bir hasılat elde etti.
Kendi adını taşıyan ikinci albümü 2004’te, 17. doğum gününde yayınlandı. Amerika listelerinde 2, Kanada’da 1 numara oldu. Albüm 7 ayda 1.5 milyondan fazla sattı. 2005’te yayınlanan Most Wanted albümü; daha önceki iki albümdeki şarkıların remixleri ve yeni versiyonlarının yanı sıra Hilary’nin The Killers ve Muse grubuna duyduğu hayranlığın, müziğine yansıdığı albümdü. 1.3 milyon satan albümden sonra, önce Madonna’nın prodüktörlüğünü yaptığı Material Girl filminde oynadı, film için şarkı yazdı, sonra da 2007’de yayınlanan son albümü Dignity için hazırlıklara başladı.
EMI etiketiyle yayınlanan son albümü Dignity, Rhett Lawrence ve Richard "Humpty" Vission’ın prodüktörlüğüyle Hilary Duff’a yeni bir bakış açısı kazandırdı. Bu albümün çok daha elektronik ve dansa yönelik olduğunu söylüyor. İkinci single With Love’la turnayı gözünden vurmayı başardı. Albüm Amerika ve Kanada listelerinde uzun süre ilk 5’te kaldı, Avustralya’da ilk 20’ye, İngiltere’de de ilk 40’a girdi.