Em 1965 muda-se para o Rio de Janeiro e estréia com o disco É de Manhã, gravado por sua irmã Maria Bethânia. Em 1967 causa escândalo ao apresentar, no 3º Festival da MPB da TV Record, a marcha-rancho Alegria, Alegria, acompanhada por guitarras elétricas. Em 1968 é vaiado no 3o Festival Internacional da Canção ao cantar É Proibido Proibir.
No mesmo ano, com Gilberto Gil, Rogério Duprat, Gal Costa, Torquato Neto e Os Mutantes, divulga o disco Tropicália ou Panis et Circensis, ponto de partida do tropicalismo. É preso pelos militares, ao lado de Gil. Soltos, exilam-se em Londres. Volta ao país em 1972 e, no ano seguinte, lança Araçá Azul.
Outros trabalhos de destaque são Qualquer Coisa (1975), Doces Bárbaros (1976), Estrangeiro (1989), Circuladô (1991) e Fina Estampa (1994). Em 1997 lança o livro Verdade Topical; em 1998, o CD Prenda Minha. Em 1999 grava ao vivo, na Itália, o CD Omaggio a Federico e Giulietta, em homenagem ao cineasta Federico Fellini e a sua mulher, a atriz Giulietta Masina.