Trước năm 1992, bà Thoa công tác tại Phòng Tài vụ Công ty Xuất nhập khẩu Tạp phẩm (Tocontap) - Bộ Thương mại (nay là Bộ Công Thương). Bà Thoa bắt đầu làm việc ở Điện Quang từ tháng 6/1992 với vị trí là cán bộ nghiệp vụ Phòng Kế hoạch vật tư Công ty Điện Quang, rồi lần lượt được lên chức Phó Trưởng phòng, rồi Trưởng phòng Kế hoạch vật tư Công ty bóng đèn Điện Quang vào tháng 12/1993. 3 năm sau, bà Thoa được thăng chức làm Giám đốc điều hành kinh doanh Công ty bóng đèn Điện Quang (tháng 6/1996). Giữ vị trí này được gần 4 năm, bà Thoa trở thành Tổng giám đốc (tháng 4/2000). Khi ấy, bà Thoa 40 tuổi.[4]

Từ năm 2000 đến 2005 bà Thoa là Bí thư Đảng ủy, Tổng Giám đốc Công ty và từ 2005 đến 2010 là Chủ tịch Hội đồng quản trị kiêm Tổng Giám đốc của Công ty Điện Quang.[5]

Trước khi được bổ nhiệm làm Thứ trưởng Bộ Công Thương vào năm 2010, bà Hồ Thị Kim Thoa đã có 18 năm công tác tại Công ty Cổ phần Bóng đèn Điện Quang.

Được Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Tấn Dũng bổ nhiệm giữ chức Thứ trưởng Bộ Công Thương ngày 12 tháng 5 năm 2010[6].

Từ tháng 5 năm 2010 đến nay, em trai ruột của bà là ông Hồ Quỳnh Hưng giữ chức Chủ tịch HĐQT kiêm Tổng Giám đốc Công ty Cổ phần Bóng đèn Điện Quang.[1][7]

Từ ngày 16 tháng 8 năm 2017, miễn nhiệm chức vụ Thứ trưởng Bộ Công Thương[8].

Ngày 13 tháng 7 năm 2020, Bộ Công an Việt Nam ra quyết định truy nã đối với bà Hồ Thị Kim Thoa.[9]