Clémentine Decouture étudie d’abord le violon avant de commencer le chant au Conservatoire à rayonnement régional de Dijon. Elle y travaille avec Odile Pieti, Inge Dreisig et Roselyne Allouche, puis rejoint la classe de Blandine de Saint Sauveur au Pôle supérieur Paris–Boulogne-Billancourt. Elle y obtient le Diplôme national supérieur professionnel de musicien.

À l’opéra, elle aborde des rôles tels que Constance dans Dialogues des Carmélites, Thérèse dans Les Mamelles de Tirésias, Papagena et Pamina dans La Flûte enchantée, Micaëla dans Carmen, Musetta dans La Bohème, Cupidon dans Orphée aux enfers ou Nedda dans Pagliacci. En récital, elle travaille le lied et la mélodie, notamment avec le pianiste Nicolas Chevereau au sein du Duo Dix Vagues.

Elle cofonde et dirige artistiquement la Compagnie Divague, collectif qui associe la voix à la danse, au théâtre, aux arts visuels et aux contes musicaux. Ses projets circulent aussi vers le jazz, la chanson et le music-hall. Plusieurs prix jalonnent ce parcours, parmi lesquels un prix SACEM, le Grand Prix Opéra du concours de Marmande et le Grand Prix Paul Derenne du concours de mélodie française de Toulouse.