En el año 2020, fue nominada a seis categorías en los premios Grammy, de las cuales ganó cinco. Entre ellas, "Álbum del Año" por When We All Fall Asleep, Where Do We Go?, convirtiéndose en la artista más joven en ganarlo. También ganó el premio a "Mejor Artista Nuevo", "Canción y Grabación del Año" por Bad Guy, convirtiéndose en la segunda artista de la historia en ganar los cuatro premios, exceptuando el quinto, en la misma noche.
 |
Billie y su hermano. Grammys 2020
|
El 14 de enero de 2020, fue anunciada como intérprete de la canción principal de la película de James Bond con el tema "No Time to Die", escrita y producida por su hermano Finneas O'Connell, y así se convirtió en el artista más joven a sus 18 años en escribir y grabar una canción de James Bond en la historia. Ésta canción se lanzó como sencillo el 13 de febrero de 2020 y se convirtió en el primer tema de James Bond interpretado por una artista femenina y su primer sencillo número uno en el Reino Unido. Fue nominada al premio Grammy a la Mejor Canción Escrita para Medios Visuales en la 63a Entrega Anual de los Premios Grammy. Durante la pandemia en 2020, se presentó para el Living Room Concert for America de iHeart Media y para la serie de conciertos realizados por Global Citizen, Together at Home, cantando para este último una versión de "Sunny" de Bobby Hebb. Debido a la cuarentena, su gira "Where Do We Go? World Tour" fue reprogramada para marzo de 2021. Ella participó del movimiento Black Lives Matter y realizó junto a su padre un podcast para Apple Music llamado Me & Dad Radio.
En abril de 2020, el tema "llomilo" fue enviada a las estaciones de radio contemporáneas italianas el 10 de abril de 2020 por Universal Music Group, más tarde en Estados Unidos a la radio alternativa el 26 de mayo a través de Darkroom y Interscope Records como el séptimo y último sencillo del álbum "When We All Fall Asleep, Where Do We Go?. En julio de 2020, recurrió a sus redes sociales para anunciar su tema "My Future". Se convirtió en la persona más joven en aparecer en la lista Forbes Celebrity 100, teniendo ganancias de $53 millones.
En el mes de Octubre, anunció un concierto en vivo titulado "Where Do We Go?" The Livestream que se emitió desde Los Ángeles el 24 de octubre, cuyas ganancias fueron para apoyar a los miembros del equipo del evento, que fueron afectados por la pandemia. En ese mes anunció su nuevo tema, "Therefore I Am" que se lanzó el 12 de noviembre de 2020.
