ในฤดูร้อนปีค.ศ. 2004 อันเดอร์วูดได้ไปคัดเลือกในรายการอเมริกันไอดอลที่เซนต์หลุยส์ รัฐมิสซูรี หลังจากที่อันเดอร์วูดแสดงเพลง "Could've Been" ของ ทิฟฟานี ในรอบผู้หญิง 12 คนสุดท้าย ไซมอน คาวเวลล์ หนึ่งในกรรมการตัดสินได้บอกว่าเธอจะเป็นหนึ่งในตัวเก็งที่จะชนะการแข่งขัน และในรอบ 11 คนสุดท้ายวันที่ 22 มีนาคม ค.ศ. 2005 นั้น อันเดอร์วูดได้ร้องเพลงฮิตในยุค 80 เพลง "Alone" ของ ฮาร์ต ไซมอน คาวเวลล์ กล่าวทำนายไว้ว่าอันเดอร์วูดนั้นไม่เพียงจะชนะการแข่งครั้งนี้เท่านั้น แต่เธอจะกลายเป็นนักร้องที่มีงานเพลงขายดีกว่าผู้ชนะในฤดูกาลที่ผ่านมาทั้งหมด[14]อันเดอร์วูดนั้นเป็นผู้ชนะการแข่งขันหนึ่งในห้าที่ไม่เคยได้รับคะแนนการโหวตต่ำสุดสามอันดับ (ผู้ชนะอีกสี่คนคือ เคลลี คลาร์กสัน, เทย์เลอร์ ฮิกส์, จอร์ดิน สปาร์คส, และเดวิด คุก) โดยหนึ่งในผู้ผลิตรายการได้กล่าวว่าอันเดอร์วูดนั้นได้รับคะแนนท่วมท้น และผ่านเข้ารอบแต่ละรอบด้วยความง่ายดาย[15] ในช่วงการแข่งขันเธอมีฐานแฟนคลับที่ชื่อว่า “Carrie’s Care Bears” ในรอบสุดท้าย เธอร้องเพลงกับ ราสคัล แฟลตส์ ในเพลง "Bless the Broken Road"ในวันที่ 25 พฤษภาคม ค.ศ. 2005 แคร์รี อันเดอร์วูดได้กลายเป็นผู้ชนะรายการอเมริกันไอดอลฤดูกาลที่สี่ รางวัลที่เธอได้รับจากการชนะคือ การเซ็นต์สัญญากับค่ายเพลงซึ่งมีมูลค่าอย่างน้อย 1 ล้านดอลลาร์สหรัฐ, ได้ใช้เครื่องบินส่วนตัวเป็นเวลา 1 ปี และฟอร์ด มัสแตง 1 คัน[16]