En Nueva York, conoce a Paul Bley y se casa con él (1957), comenzando a componer para él y para otros muchos músicos: Jimmy Giuffre, George Russell, Art Farmer... Carla continúa compaginando la música con otras actividades (teatro, diseño, etc.) hasta 1964, año en que se adhiere a la Jazz Composer's Guild, creada por Bill Dixon.

En 1965, junto con Michael Mantler, forma la Jazz Composer's Orchestra y viaja por Europa, donde conoce a Peter Brötzmann, formando con él, Mantler y Steve Lacy un quinteto, que obtiene gran reconocimiento.

Tanto como compositora, como instrumentista, Carla Bley fue evolucionando, a veces con bruscos giros en sus concepciones, desde el free jazz a la fusión de estilos propia de sus últimas obras, pasando por el jazz rock y un cierto tipo de música europea contemporánea, sin perder nunca la evidente influencia de Kurt Weill.

[5]​ En los años 80, liquida sus deudas con el blues y comienza a electrificar su música, prescindiendo de metales e introduciendo sintetizadores y guitarras amplificadas.

Con Gary Burton Con the Jazz Composer's Orchestra Con Michael Mantler Con Charlie Haden y la Liberation Music Orchestra Con Nick Mason Con Steve Swallow