Mai Thu Huyền xuất thân trong một gia đình có truyền thống nghệ thuật. Bố và cậu đều là nhà quay phim, hai dì là diễn viên xiếc và kịch nói.

Năm 1994, Mai Thu Huyền giành giải nhất cuộc thi Học sinh thanh lịch toàn thành phố Hà Nội.

Năm 1995, cô có vai diễn đầu tiên của mình trong bộ phim truyền hình "Nỗi đau thầm lặng" của nữ đạo diễn Đức Hoàn.

Cô đã tham gia hơn 20 vai diễn khác nhau trong nhiều bộ phim điện ảnh cũng như truyền hình, và đã đạt đến đỉnh cao sự nghiệp sau khi đảm nhận vai Trúc trong phim truyền hình "Những ngọn nến trong đêm" năm 2002.

Các phim tiếp theo có Mai Thu Huyền tham gia: "Tia nắng mong manh" (2005), "Nhà có ba chị em" (2007), "Bước chân hoàn vũ" (2009), "Lối rẽ" (2010), "Đời như tiệc", "Những kẻ hai mặt" (2014).

Ngoài chăm lo gia đình và kinh doanh truyền thông giải trí với công ty Tincom Media, Mai Thu Huyền còn đảm nhận vai trò giám đốc sản xuất kiêm nữ diễn viên chính trong bộ phim "Lạc Giới".[1]