Seu primeiro trabalho profissional foi aos 10 anos de idade, como manequim do costureiro Clodovil Hernandes. Aos 11 anos fez um tratamento para controlar o excesso de crescimento; aos 13 anos de idade já estava com 1,70 metro de altura, e isto a fazia se considerar "desengonçada".
No início de carreira de bailarina dançou profissionalmente nos Estados Unidos e na Argentina. Aos 13 anos, ganhou uma bolsa para estudar balé em Nova York e ficou lá por 4 anos. Estreou aos 17 anos na televisão brasileira como a personagem Carola, contracenando com o ator Jô Soares no quadro "Vamos Malhar" do programa Viva o Gordo, na Rede Globo.
Aos 18 anos de idade estrelou a versão brasileira do musical Chorus Line. Em 1984 posou pela primeira vez para a edição brasileira da revista masculina Playboy, ainda com o nome de Maria Cláudia. Posou novamente em 1985 e 1986, já como Cláudia Raia.
Em 1987, fez a feirante Tancinha da novela Sassaricando e depois em 1988, surpreendeu como a presidiária seu Tonhão, no quadro "As Presidiárias", no programa TV Pirata. O enorme sucesso das personagens lhe garantiu o reconhecimento como atriz.
Em 1984 começou a namorar o humorista Jô Soares. O romance durou dois anos. Casou com o ator e modelo Alexandre Frota em dezembro de 1986 e com ele permaneceu até 1989. Foi casada durante 17 anos com o também ator Edson Celulari, por quem se apaixonou durante as gravações da telenovela Deus nos Acuda, na qual faziam par romântico em 1992. Os dois anunciaram a separação no dia 26 de julho de 2010, de forma amigável. Eles tiveram dois filhos: Enzo e Sofia.
No inicio do ano de 1997, com 4 anos de casamento, Edson e Cláudia, tiveram Enzo. Cláudia foi convidada para fazer a vampira Mina da novela O Beijo do Vampiro,quando estava grávida pela 2ª vez. O autor usou a gravidez da atriz e a inseriu na história de sua personagem. Mina daria à luz no capítulo 109, no ar em 30 de dezembro de 2002, uma segunda-feira. Cláudia, então, deixou a trama e teve Sophia no início de 2003. Depois retornou à novela só nos últimos capítulos para finalizar o desfecho da personagem Mina.
Claudia Raia atuou como Donatela Fontini da novela A Favorita, uma mulher que é acusada de um crime que a sua ex-melhor amiga Flora (Patrícia Pillar) cometeu. Foi sua primeira protagonista no horário nobre. Seu sofrimento era tão grande na história que causou comoção nacional. Atualmente, a atriz participa da novela "Ti ti ti" como a madame Jaqueline
Cláudia Raia esteve em 8 capas de trilhas sonoras de novelas/minissérie: foram 7 novelas e 1 minissérie.
