Thanh Thúy sinh ra trong một gia đình trong một gia đình có 3 người con. Ngoài 2 anh trai thì cô là con gái út. Cha cô là một cựu sĩ quan Quân đội Nhân dân Việt Nam. Mẹ cô là một cựu đoàn viên thanh niên xung phong trong thời chiến tranh Việt Nam. Từ nhỏ, cô đã được nhận biết có năng khiếu ca hát. Năm 15 tuổi, cô tham gia vào Đoàn văn công Quân khu 7 , trong quá trình sinh hoạt và học tập ở đây, Thanh Thúy được đào tạo để trở thành một ca sĩ chuyên nghiệp trong thể loại nhạc cách mạng.
Thanh Thúy ra mắt công chúng lần đầu tiên khi đoạt Giải nhất Tiếng hát Truyền hình TP Hồ Chí Minh 1994, ngoài ra cô còn đoạt Giải nhất Tiếng hát Truyền hình toàn quốc 1997. Bài hát mà cô biểu diễn được nhiều người biết đến là "Biết ơn chị Võ Thị Sáu", do nhạc sĩ Đức Toàn sáng tác, từng giúp cô đoạt giải tại Tiếng hát Truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh. Chính vì việc này, cô được đạo diễn Lê Dân mời đóng vai nhân vật Võ Thị Sáu trong phim "Người con gái đất đỏ" vào năm 1995. Sau vai diễn đầu tiên này, cô được mời tham gia nhiều bộ phim khác nhau, trong đó nổi tiếng với vai Lệ Mai, một cô gái người gốc Hoa trong phim "Đất khách". Bài hát chính trong bộ phim, "Trên mảnh đất tình người" của nhạc sĩ Trần Long Ẩn, do cô trình bày, cũng là một bài hát được nhiều người yêu thích. Rất nhiều bài hát cách mạng do cô thể hiện đã đi vào lòng người như Viếng Lăng Bác, Miền Nam Nhớ Mãi Ơn Người, Biết Ơn Chị Võ Thị Sáu, Gần Lắm Trường Sa...
Ngoài hoạt động ca hát, Thanh Thúy còn tham gia diễn kịch, trên sân khấu kịch, Thanh Thúy vừa vào vai Nhật Tú trong vở kịch “Địa ngục trên cao” của Sân khấu Kịch Sài Gòn. Công chúng còn thấy sự góp mặt của cô trong chương trình “Vầng trăng cổ nhạc”. Những bước đi đầu tiên của cô đã được sự dìu dắt, giúp đỡ nhiệt tình của nhạc sĩ Vũ Thành (Trưởng đoàn) và các anh chị trong đoàn. Do những đóng góp của mình, cô đã được nhà nước Việt Nam phong tặng danh hiệu Nghệ sĩ Ưu tú. Ngoài ra, cô còn là đại biểu Hội đồng nhân dân Thành phố Hồ Chí Minh khóa 8, nhiệm kỳ 2011-2016. Hiện tại, cô là một sĩ quan Quân đội nhân dân Việt Nam với cấp bậc Thiếu tá, Đoàn phó Đoàn văn công Quân khu 7 hay còn gọi là Đoàn Nghệ thuật Quân khu 7.
