Kolejnym przełomem w karierze było nawiązanie w 1964 r. współpracy z Michałem Urbaniakiem. W ciągu kilku lat stała się jedną z najpopularniejszych postaci polskiego jazzu. Już w latach 60. dokonali pierwszych wspólnych nagrań płytowych. Za namową Urbaniaka w 1971 r. zrezygnowała z konwencjonalnego śpiewu, zmieniła stylistykę. W roku 1973 zamieszkali w Nowym Jorku. Jako wokalistka jazzowa przebojem zdobyła nowojorską scenę. I razem z Michałem Urbaniakiem – wtedy już mężem – utrzymywała się z powodzeniem na tej scenie przez blisko 20 lat.
Od 1981 r. współpracowała z międzynarodową grupą wokalistek jazzowych Vocal Summit. Koncertowała i nagrywała z orkiestrą Gila Evansa i zespołem Archie’go Sheepa. Z programem autorskim Future Talk przygotowanym we współpracy z Jerzym Kosińskim, koncertowała niemal we wszystkich krajach Europy, obu Ameryk i Azji. Prezentowała również spektakl The Nature Is Leaving Us z własną muzyką.
Wielki powrót polskiej wokalistki miał miejsce w 1985 roku, kiedy wystąpiła na festiwalu Jazz Jamboree ’85 wspólnie z Bobbym McFerrinem. Od tego czasu wiele występuje w kraju i nagrywa. Najczęściej towarzyszy jej zespół w składzie: Jan Smoczyński – pianista, multiinstrumentalista, Łukasz Poprawski – saksofon, Robert Cichy – gitary, Krzysztof Pacan – gitara basowa oraz Artur Lipiński grający na perkusji. Koncertowała także z córkami: Miką, która poszła w ślady rodziców i rozwinęła karierę muzyczną, oraz Kasią. Po tych wspólnych występach pisano o „Dudziak Sisters”, na scenie wyglądały przecież jak siostry. Podczas koncertów artystka nawiązuje serdeczny bezpośredni kontakt z publicznością, opowiada o swoim życiu, o córkach, o muzyce i muzykach.
„Trudno uwierzyć w Ulę Dudziak siedemdziesięciolatkę. Wokalistka jest w swojej najwyższej formie” – mówił redaktor naczelny „Jazz Forum” Paweł Brodowski, komentując głośny występ artystki z Bobbym McFerrinem na festiwalu Solidarity of Arts w Gdańsku w 2013 roku.
W ostatnich latach swoją karierę muzyczną Dudziak przypieczętowuje prężnym uczestnictwem w popkulturze. Występuje jako jurorka telewizyjnych programów talent-show, regularnie prowadzi swój kanał na YouTubie, w 2020 roku po raz pierwszy zagrała epizod w filmie pełnometrażowym Jak zostać gwiazdą (reż. Anna Wieczur-Bluszcz). W 2012 roku zadebiutowała także jako pisarka, wydając swoją autobiografię Wyśpiewam Wam wszystko, w 2018 wydała drugą część swoich wspomnień, zatytułowaną Wyśpiewam Wam więcej. Jak sama mówi o sobie:
