Ái Vân sinh năm 1954 trong một gia đình có truyền thống nghệ thuật ở phố Huế, Hà Nội. Mẹ là nghệ sĩ Ái Liên, bố là Hà Quang Định, chủ hãng Việt Film (Hãng phim tư nhân đầu tiên tại Việt Nam).

Từ năm 1969 đến năm 1978 Ái Vân học nhạc tại Nhạc viện Hà Nội rồi tham gia công tác tại Đoàn Ca múa nhạc nhẹ Trung ương. Năm 1990 Ái Vân được Đoàn cử sang Cộng hòa Dân chủ Đức học nhằm bồi dưỡng cô trở thành cán bộ văn hóa nòng cốt. Tuy nhiên Ái Vân đã quyết định ở lại. Theo nghệ sĩ Mạnh Hà, nguyên giám đốc Đoàn Ca múa thì Ái Vân xin ở lại vì hoàn cảnh riêng chứ không phải vì rời bỏ quê hương. Tới năm 1994, Ái Vân chuyển từ Đức sang Hoa Kỳ sinh sống và biểu diễn, tại đây bà được khán giả yêu thích qua các bài dân ca, tình ca hay hoạt cảnh mang màu sắc dân tộc. Đến năm 2002 bà mới quay trở lại Việt Nam biểu diễn ở quê nhà.

Được xem như một trong những ca sĩ nhạc nhẹ đầu tiên của Hà Nội, tên tuổi của Ái Vân gắn liền với nhiều ca khúc nhạc nhẹ như Triệu bông hồng hay Bài ca xây dựng, ca khúc đã đem lại cho Ái Vân Giải thưởng lớn tại Liên hoan Âm nhạc quốc tế Dresden, giải thưởng nhạc nhẹ đầu tiên trên trường quốc tế của Việt Nam.

Ngoài sự nghiệp ca hát, Ái Vân còn tham gia một số bộ phim của Điện ảnh Việt Nam là vai chính trong Chị Nhung và hai vai phụ trong Chú rể đi đâu, Bản danh sách mật.