Trước năm 2015, ông là Phó Giám đốc Công an tỉnh Quảng Ngãi.

Ngày 10 tháng 7 năm 2015, Trung tướng Bùi Quang Bền, Ủy viên Trung ương Đảng,Thứ trưởng Bộ Công an đã trao quyết định bổ nhiệm Đại tá Nguyễn Thanh Trang, Phó Giám đốc Công an tỉnh Quảng Ngãi giữ chức vụ Giám đốc Công an tỉnh Quảng Ngãi.[1]

Ngày 04 tháng 5 năm 2020, tại Quảng Ngãi, thừa ủy quyền của Bộ trưởng Bộ Công an, Trung tướng Nguyễn Văn Sơn, Thứ trưởng Bộ Công đã công bố Quyết định điều động Đại tá Nguyễn Thanh Trang, Giám đốc Công an tỉnh Quảng Ngãi đến nhận công tác và nhận chức vụ Cục trưởng Cục Xây dựng phong trào toàn dân bảo vệ An ninh Tổ quốc, Bộ Công an Việt Nam.[2]

Ngày 05 tháng 5 năm 2020, tại Hà Nội, Bộ Công an ​tổ chức Lễ công bố và trao quyết định của Bộ trưởng Bộ Công an về công tác cán bộ. Thứ trưởng Nguyễn Duy Ngọc trao quyết định của Bộ trưởng Bộ Công an về việc điều động và bổ nhiệm Đại tá Nguyễn Thanh Trang, Giám đốc Công an tỉnh Quảng Ngãi​ giữ chức vụ Cục trưởng Cục Xây dựng phong trào toàn dân bảo vệ An ninh Tổ quốc, Bộ Công an Việt Nam.[3]