Wydanie i promocja 7 stycznia 2015 roku Kelly Clarkson za pośrednictwem Twittera zapowiedziała wydanie singla „Heartbeat Song”. Utwór zapowiadał siódmy album studyjny artystki, Piece by Piece. Singel „Heartbeat Song” ukazał się 12 stycznia. Premiera telewizyjna nastąpiła 16 lutego w brytyjskim programie Loose Women oraz 20 lutego w The Graham Norton Show. 2 marca Clarkson wykonała utwór w programie The Tonight Show Starring Jimmy Fallon oraz 3 marca w Good Morning America. 29 marca Clarkson zaśpiewała singel podczas gali muzycznej iHeartRadio Music Awards, natomiast 1 kwietnia wystąpiła z singlem w programie telewizyjnym American Idol.
Teledysk Oficjalny teledysk do singla „Heartbeat Song” miał premierę 5 lutego na Vevo i został wyreżyserowany przez Marca Klasfelda. Obraz pokazuje ludzi samotnych, którzy odnajdują partnera swoich marzeń. W klipie widać także sceny pokazujące wokalistkę śpiewającą utwór.