Det är första gången en osignerad konstnär har vunnit äran - som tidigare har gått till Adele och Sam Smith.
"Jag kan inte tro att detta händer", sade 23-åringen, från södra London. "Alltihop är så löjligt!"
Fyra av de fem bästa Sound of 2017 akter är svarta brittiska kvinnor, vilket återspeglar en ökning av kvinnliga talanger i grimas och FoUB.
Ray sa att hon ville ha sin musik för att "makt kvinnor att leva livet som de vill".
"Det finns så många samhällstryck på kvinnor, på hur vi ska bete oss, och de är alla baserade på manliga privilegier."
The Sound of 2017 listan valdes av en panel av 170 DJs, kritiker och festival bookers.
Bland dem var Jamal Edwards, vars SB:TV YouTube-kanal har hjälpt till att lansera karriärer av Dizzee Rascal, Stormzy och Ed Sheeran.
Han sa att han var bortblåst när han såg Ray BLK uppträda på en av sina klubbkvällar förra året.
"Hon är hela paketet", sa han. "Jag vet att hon kommer att få ett fantastiskt år."
"En del konstnärer har den magin om dem", sa Radio 1: s Huw Stephens. "Hon har en riktig, rå talang som skär igenom så starkt. Hon är äkta vara."
Ray, född i Nigeria och uppvuxen i London, släppte sina första inspelningar medan hon studerade för en engelsk examen. Hon arbetade på en reklambyrå för att upprätthålla sin karriär i början av sin tid.
Tillsammans med sin kärlek till hip-hop och R&B levererar hon streetwise, läsliga texter med en sammetslen själsröst. Hennes enastående spår, My Hood, är ett bittersöt kärleksbrev till hennes hemstad Catford.
"Södra östern är en av de tuffaste platserna i London men det bär upp de starkaste människorna, och det är det som gör oss speciella", sade hon.
Sångaren har undvikit att skriva på ett skivkontrakt för att behålla rättigheterna till sin musik, som hon släpper på sitt eget bolag.
Som ett ökande antal artister, från Paul McCartney till Pet Shop Boys, arbetar hon med ett företag som heter Kobalt Music Services - som ger "baksida" stöd som publicering och distribution, utan att binda musiker till restriktiva kontrakt.
"Jag känner mig som om jag måste ha min självständighet för nu," Ray berättade BBC.
"Det har varit så många konstnärer under 2016 som kom ut, som gjorde det självständigt och upplevde en hel del framgång. Jag tror att det finns en ny våg av människor som gör det. Industrin håller på att förändras."
Den vinnande själssångaren, vars riktiga namn är Rita Ekwae, slog bluessångaren Rag N Bone Man till toppen av Sound of 2017-listan, medan tredje plats gick till popstjärna i väntan Raye.
Ray sa: "Jag är särskilt stolt över att vara en del av årets lista eftersom den är full av så mycket talang, några av dem är oberoende konstnärer som jag själv som jag verkligen hoppas inspirerar nästa generation."
The Sound of... lista lanserades 2003 och har en meritlista i att kämpa för nya och innovativa akter, inklusive 50 Cent, Haim, Frank Ocean, Ellie Goulding och Florens + The Machine.
Enligt reglerna ska akter på långlistan inte vara kända - så talangshow tävlande och medlemmar av kända band som lanserar en solokarriär är uteslutna.
Konstnärer får inte ha haft en brittisk topp 20 singel eller album före den 30 oktober 2016 - även om gästsångare fortfarande är berättigade.
Förra årets segrare var Jack Garratt, vars debutalbum Fasen gick in i diagrammen på nummer tre. Han berömde det "mycket varierande" utbudet av akter på 2017 longlist, som också inkluderade agitprop rockband Kabbage och folk-pop ingenue Maggie Rogers.
"Den här listan visar att det är möjligt att ha ett bra öra för melodi och inte bara skriva samma fyra ackord i olika tangenter.
"2017 kommer att bli ett så otroligt år för konst, särskilt med tanke på hur hemskt 2016 var för politiken.
"Vi har alla mycket att skriva om och jag tror att vi kommer att skriva några otroliga saker."
Följ oss på Facebook, på Twitter @BBCNewsEnts, eller på Instagram på bbcnewsents. Om du har en berättelse förslag e-post underhållning.news@bbc.co.uk.
Soulsångerskan Ray BLK har toppat BBC:s Sound Of 2017-lista, som syftar till att förutsäga den mest spännande nya musiken för det kommande året.