Originaire de Versailles, en banlieue de Paris, Thomas Mars (chanteur), Deck D'Arcy (bassiste) et Christian Mazzalai (guitare), sont des amis d'enfance qui commencent par former un groupe de garage qui joue chez les parents de Mars. Le frère ainé de Mazzalai, Franco, se joint à eux quand son groupe Darlin' se sépare, en 1995. Ensemble, ils commencent à se produire devant des auditoires désintéressés et ils interprètent des succès de Hank Williams et Prince.
En, 1997, le groupe opte pour le nom de Phoenix et enregistre une cassette à 500 exemplaires qui paraît sur sa propre étiquette, Ghettoblaster. C'est suffisant pour retenir l'attention de l'étiquette parisienne Source Records, qui leur offre un contrat. Cette alliance leur permet de se rapprocher de Air avec qui ils se produisent à maintes reprises en Grande-Bretagne.
Cette influence électronique se reflète sur le simple Heatwave, qui est un prélude à l'album United, qui paraît en 2000 sur l'étiquette Astralwerks. Le groupe peut compter sur le collaboration d'amis connus, comme Thomas Bangalter de Daft Punk et Philippe Zdar de Cassius.
Par la suite, ils se font particulièrement productifs et lancent Alphabetical (2004), l'album en concert Live! Thirty Days Ago (2005) et It's Never Been Like That (2007). Le groupe prend ensuite une pause alors que Mars devient père avec sa copine, la réalisatrice Sofia Coppola.
En 2009, le groupe lance le disque Wolfgang Anadeus Pheonix et fait une percée sur le marché américain avec le simple 1901.
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