Diplômée du Conservatoire de Lausanne, sa ville natale et lauréate de plusieurs bourses telles que la Bourse Migros, la Fondation Leenaards et la bourse Colette Mosetti, Delphine Gillot poursuit ses études à la Guildhall School of Music and Drama de Londres et y obtient un Master de soliste avec mention spéciale. Elle intègre ensuite l’Opéra Studio de la Royal Academy dont elle sortira en 2003 avec la mention DipRAM distinction. Elle se présente à des concours internationaux et remporte le Concours des Saints Anges à Paris en 2001, Finaliste aux Voix d’Or en 2000, Finaliste au Veronica Dunn International Singing Contest à Dublin en 2002, et remporte le titre de Highly Commanded au Maggie Teyte Prize à Covent Garden par Dame Felicity Lott l’année suivante.

Sa carrière à l’opéra débute en 2003 au Festival de Glyndebourne dans les rôles de Micaela et Musetta, pour se poursuivre à l’Opéra de Monte-Carlo dans le rôle de Marguerite. La Voix Humaine qu’elle interprètera en 2004 à l’Opéra de Lausanne accompagnée par l’orchestre Sinfonietta, lui ouvrira les portes des scènes internationales telles que le Welsh National Opera, le Théâtre des Champs-Elysées ou l’opéra de Monte-Carlo. Elle chantera par la suite sous la direction de chefs de renom tels que Carlo Rizzi, Maurizio Benini, Corrado Rovaris, Jean-Claude Malgoire, Christophe Rousset, Emmanuelle Haïm, Jean-Claude Casadesus ou Sir Simon Rattle. Parmi les rôles de premier plan qu’elle interprète figurent Donna Elvira, Violetta, Nedda, Elettra, Annio,  Armida, la Comtesse Almaviva, Poppea, Alice Ford et récemment Floria Tosca.

Delphine Gillot se produit en concert dans de nombreux pays d’Europe et aux Etats Unis, notamment dans la 4eme symphonie de Mahler à Seattle, Les Vespres de Monteverdi à Cremona, la 9eme Symphonie de Beethoven à Las Palmas, la Messa di Gloria de Puccini à la salle Métropole, Elias de Mendelssohn au Barbican Hall avec Bryn Terfel, ou encore le Requiem de Verdi à plusieurs reprises à Eaton Cathedral et au Cadogan Hall à Londres.

Ses engagements récents en Suisse comprennent les Wesendonck Lieder de Wagner ainsi que la Chanson Perpétuelle de Chausson accompagnée par le quatuor Sine Nomine la pianiste Virginie Falquet , ou La Dame de Montecarlo de Francis Poulenc avec l’Ensemble Sinfo Romandie . Professeure de chant à la HEMU depuis peu, elle poursuit sa carrière de soliste avec la prise de rôle de Floria Tosca pour l’Opéra du Rhône en août 2022. Son dernier engagement en octobre 2023 à la salle Paderewski comprenait une succession d’airs de rôles de premier plan tels que Floria Tosca, Ellen Orford, La Norma, Marguerite et Violetta.