Niedługo potem stał się częścią Flaming Youth, z którym nie tylko podpisał debiutancki profesjonalny kontakt, ale też wydał pierwszą płytę „Ark 2”. Pomimo dobrych recenzji zespół rozpadł się rok później.W roku 1970 zobaczywszy ogłoszenie w Melody Maker dotyczące poszukiwania perkusisty do zespołu Genesis, zdecydował się na udział w przesłuchaniu. Doświadczenie z dzieciństwa, polegające na nauce gry na perkusji ze słuchu, pozwoliło mu na zapamiętanie utworów z „Trespass” na parę godzin przed castingiem. Artysta zdobył posadę perkusisty na kolejne pięć lat. Miał również okazję zaprezentować się od strony wokalnej, wykonując „For Absent Friends” i „More Fool Me”.
W roku 1974 Phil rozpoczął współpracę z Brianem Eno przy „Another Green World”. W tym czasie miał okazję współpracować z Robertem Frippem, Johnem Calem, Philem Manzanera i Robertem Wyattem.
Wkrótce Genesis przyjęło do współpracy Billa Bruforda, który wkrótce wykazał zainteresowanie staniem się stałym członkiem grupy. Pozostali muzycy nie wyrazili jednak na to zgody i niedługo potem na jego miejsce wstąpił Chester Thompson. Perkusista pracuje z zespołem po dzień dzisiejszy. Collins zaś stał się w tym czasie głównym wokalistą oraz twórcą wielu solówek instrumentalnych. Po raz pierwszy w roli piosenkarza pojawił się na albumie „A Trick Of The Tail” w roku 1996, który uplasował się na amerykańskiej liście Top 40 oraz na trzecim miejscu angielskiej. Collins nieustannie wspinał się po szczeblach kariery, stając się w latach siedemdziesiątych jednym z najbardziej wziętych perkusistów. W czasie współpracy z Genesis grał z jazzowym Brand X wraz z którym wydał „Unorthodox Behaviour”. Tam również zapoznał się z automatem perkusyjnym i ośmiościeżkowym magnetofonem. Ponieważ poświęcił Genesis większość swojej uwagi, kolejne albumy zespół wydał bez niego.
Lata osiemdziesiąte okazały się dla grupy pasmem powodzeń – tuż po wydaniu „Duke”, „Abcab”, „Genesis” i „Invisible Touch” otrzymali nagrodę MTV „Najlepszy Teledysk Roku” za „Land of Confusion”. Wówczas Phil był również producentem „Something’s Going on” Anni Fred-Lyngstad. Na albumie Collins wykonał z Fridą w duecie „Here We'll Stay”. Poproszony o nagranie utworu przewodniego do „Przeciw wszystkim” odbiegł od nieco mrocznego stylu muzycznego, tworząc „Against All Odds (Take a Look at Me Now)”. Piosenka uplasowała się na szczycie amerykańskich oraz brytyjskich list przebojów. W tej dekadzie pracował też z Philipsem Baileyem Chinesem Wallem, Robertem Plantem, Tiną Turner i Howardem Jamesem, a także pojawił się na Live Aid organizowanym przez Boba Geldofa.
W roku 1996 Phil opuścił Genesis, poświęcając czas karierze solowej. Jego pierwsze samodzielne płyty „In The Air Tonight” oraz „I Don’t Care Anymore” stworzone zostały podczas wielu jego rozterek i wahań emocjonalnych. Jak sam przyznał – w jednej chwili rozwiódł się i utracił rodzinę. „Fave Value” pokryła się platyną oraz wyznaczyła dobry start dla solowej kariery artysty. Godnym następcą okazała się „Hello, I Must Be Going!”, która potrójnie zdobyła status platynowej w USA, a promujący ją utwór „You Can’t Hurry Love” zagościł na listach amerykańskich list przebojów. Najlepiej sprzedającym się albumem artysty był „No Jacket Required”, nagrany przy współpracy ze Stingiem, Helen Terry i Peterem Gabrileme. Niestety sprzedaż nie szła w parze z ocenami krytyków, którym „NJR” nie przypadło do gustu. W roku 1993 Collins pracował z Davidem Crosbym przy „Hero” z „Thousand Roads”. Tego samego roku na półkach sklepowych ukazał się „Both Sides”, który jednak nie sprzedał się dobrze. Sam muzyk nieco uciekł od poprzedniego stylu muzycznego oraz wszystkie utwory nagrał sam, przyznając, że większość z nich jest osobista. Wkrótce, pragnąc powrócić do brzmień popu, wydał „Dance Into The Light”, który jednak nie zdobył pozytywnej opinii krytyków i publiczności. Choć w USA album pokrył się złotem, to nie odniósł sukcesu wśród fanów Collinsa. W przeciwieństwie do poprzednika ogromnym uznaniem cieszyła się wydana w 1998 płyta „Hits”, zdobywając kilkakrotnie status platynowej. W roku 1999 otrzymał Oscara za utwór „You’ll Be In My Heart”, pojawiający się w „Tarzanie” z tego samego roku. Jego ostatni album „Testify” z roku 2002 nie zajął wysokich miejsc na listach przebojów i choć nie sprzedał się wystarczająco dobrze, to następująca po premierze trasa koncertowa pokryła straty.
W roku 1996 założył The Phil Collins Big Band wraz z którym ruszył w trasę koncertową po całym świecie. Trzy lata później zespół wydał „A Hot Night in Paris”.
W roku 2003 artysta przyznał, że traci słuch w jednym uchu oraz ruszył w ostatnią trasę First Final Farewell Tour. Niedługo potem grał dla Elżbiety II, Paula McCartney’a, Ozzy’ego Osbourne’a i Cliffa Richarda.
W roku 2011 ogłosił oficjalną rezygnację z dalszej kariery muzycznej. Poświęcił się wychowywaniu dwóch synów z ostatniego małżeństwa.