Phan Thị Thanh Phương sinh ngày 29 tháng 2 năm 1984 tại xã Điện Trung, huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam – Đà Nẵng, nay là tỉnh Quảng Nam. Bà lớn lên và tốt nghiệp phổ thông ở Điện Bàn, thi đại học vào tháng 6 năm 2002 và đỗ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, đến Thành phố Hồ Chí Minh nhập học vào tháng 9 cùng năm, rồi tốt nghiệp Cử nhân Sinh học vào tháng 7 năm 2006.[1] Bà cũng học thêm văn bằng 2 là Cử nhân Chính trị học, học cao học và nhận bằng Thạc sĩ Khoa học chính trị. Bà được kết nạp Đảng Cộng sản Việt Nam vào ngày 5 tháng 11 năm 2004 ở Trường Khoa học Tự nhiên, là đảng viên chính thức sau đó 1 năm, từng theo học các khóa chính trị tại Học viện Chính trị Quốc gia Hồ Chí Minh và có chứng chỉ Cao cấp lý luận chính trị. Bà hiện thường trú ở Tổ dân phố 37, Phường 3, quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh.[1]