Quelques années plus tard, elle obtient son brevet de guitare. Lorsque son professeur de danse l’entend chanter pour la première fois, il l’engage en 1999 pour chanter dans le spectacle annuel son et lumières de la ville : Nuits du Vieux Château. Elle obtient haut la main le baccalauréat littéraire en 2000 et suit une année de fac d’anglais à Dijon, mais elle fait rapidement son choix : la scène.

Le 20 décembre 2003, elle est la gagnante de la troisième Star Academy française et partage ses gains avec le finaliste perdant Michal. Le 30 mars 2004, elle remporte à Cannes le World Best (Star Academy internationale). Elle est également la lauréate 2005 du Trophée "Les Ailes de l'Expérience" décerné par l'Académie de Mâcon.

Son premier album sort au printemps 2004. S'il entre directement quatrième des ventes d'albums, il est loin d'égaler les scores de ventes des précédentes lauréates de Star Academy (et surtout Nolwenn Leroy). Ainsi, son premier single, De l'eau ne se démarque pas de certains singles des perdants de sa promotion (par exemple, À l'anglaise de Patxi ou Roxanne de Sofia Essaïdi). Pendant l'été, son duo avec Michal, Viens jusqu'à moi, connaît un plus grand succès (TOP 8 pendant plusieurs semaines). Un dernier titre est néanmoins extrait, Je te dis non, dont le clip est réalisé par Catherine Breillat, sans influencer les ventes.

L'album s'écoulera pourtant à plus de 250 000 exemplaires ce qui est bien loin de l'échec dont les médias parlaient à l'époque et qui finalement se vendra plus que les deux gagnants des saisons 4 et 5.

Durant l'été 2006, Élodie Frégé fait son retour sur les ondes, avec La ceinture, écrit et composé par Benjamin Biolay. Il est aussi l'auteur-compositeur (avec Élodie elle-même) de l'album qui suit en septembre, Le jeu des sept erreurs, qui comprend par ailleurs une reprise de Serge Gainsbourg et un texte de Jacques Lanzmann.

Élodie n´hésite pas à donner de sa personne, pour des causes qui la touchent :
- les Pièces jaunes
- pour venir en aide aux victimes du Tsunami, en février 2005, en participant à un collectif pour l´Asie (avec Tragédie / Croix Rouge)
-au profit de l´Association Enfants et Partage, en mars 2005
pour l´Association présidée par Sonia Pizel "Sauver l´enfance en danger"