Mai Thiên Vân tên thật là Mai Thị Hậu, sinh ra năm 1982 trong một gia đình Công giáo nghèo tại tỉnh Bến Tre (Việt Nam). Thuở nhỏ, Mai Thiên Vân đã sinh hoạt ca đoàn ở nhà thờ, cô được các nữ tu Công giáo dạy hát thánh ca. Ngoài việc hát lễ cho các thánh lễ trong nhà thờ, cô cũng đi hát cho lễ hôn phối và đám cưới để kiếm thêm tiền. Ngoài ra, cô cũng tham dự nhiều cuộc thi ca hát, tiền thưởng nhận được cô đều để dành tiền đóng tiền học và mua sách vở.[1]

Sau khi tốt nghiệp cấp 3, cô theo học chuyên ngành âm nhạc tại Trường Cao đẳng Sư phạm Mẫu giáo Trung ương 3 tại TPHCM. Ở đây, giọng hát ngọt ngào của cô được phát huy và nhanh chóng vượt ra khỏi phạm vi nhà trường khi cô đoạt giải cao nhất trong cuộc thi Tiếng hát dân ca do quận 10 tổ chức và được Câu lạc bộ chuyên về dân ca Chim Quyên “kết nạp” làm thành viên. Từ quận 10, cô sang quận 1 thi và cũng đoạt luôn giải A Tiếng hát dân ca quận 1.

Cô ghi danh thi Tiếng hát Truyền hình HTV và đoạt giải tư ngay lần đầu tham dự năm 2002. Ở giải Tiếng hát Truyền hình năm ấy, Mai Thị Hậu đã chinh phục được đông đảo khán thính giả khi cô trình bày rất xuất sắc hai ca khúc mang âm hưởng dân ca Khúc hát người đi khai hoang (Lư Nhất Vũ - Lê Giang) và Đau xót Lý chim quyên (Vũ Đức Sao Biển), Ngoài việc dạy học thêm, cô còn kiếm thêm tiền bằng cách hát những sáng tác mới của các nhạc sĩ. Từ đó, cô trở thành một gương mặt quen thuộc của khá nhiều phòng thu như Saigon Audio, Hãng phim Trẻ, Phương Nam Phim,... và vô số các phòng thu “lẻ” khác. Thu nhập từ nghề ca sĩ gấp cả chục lần lương giáo viên nên đời sống của cô trở nên khá hơn và có thể giúp đỡ được gia đình. Lúc còn hoạt động nghệ thuật ở Việt Nam, cô lấy nghệ danh là Mai Hậu.

Sau khi định cư tại Hoa Kỳ, một người bạn đã giới thiệu cô với Trung tâm Thúy Nga và cô được ông Tô Văn Lai mời hát thử cho trung tâm. Bài đầu tiên cô hát trước khán giả hải ngoại là Nước non ngàn dặm ra đi, trung Tâm Thúy Nga chính thức mời cô cộng tác nên cô đổi nghệ danh thành Mai Thiên Vân, và là đối tượng thường trú nhân tại Hoa Kỳ. Trên sân khấu các chương trình ca nhạc của Trung tâm Thúy Nga, việc cô xuất hiện với bạn diễn là nam ca sĩ Quang Lê rất được khán giả yêu thích. Vì vậy, có tin đồn trong giới văn nghệ rằng họ đang yêu nhau nhưng họ nói rằng "chỉ là bạn".[2]

Mai Thiên Vân kết hôn vào ngày 18 tháng 8 năm 2016 với một người là nhân viên của Trung tâm Thúy Nga.

Ngày 26 tháng 2 năm 2017, cô được trung tâm Thúy Nga tổ chức liveshow Nhật Ký Đời Tôi để kỉ niệm 10 năm của Mai Thiên Vân trên sân khấu Thúy Nga tại Saigon Performing Art Center. Liveshow Đã diễn ra thành công tốt đẹp khi vé đều "sold out" trong cả hai xuất trình diễn. Trong liveshow, cô đã có rất nhiều chia sẻ quý báu về hành trình 10 năm của mình và cả những kỷ niệm cô đã trải qua trong cuộc sống.