Từ tháng 10 năm 1994 đến tháng 9 năm 2002, bà là Cán bộ đội thi hành án huyện Tĩnh Gia, Phó Bí thư Chi đoàn cơ quan Ủy ban nhân dân huyện Tĩnh Gia, Ủy viên Ban Chấp hành Công đoàn cơ quan Ủy ban nhân dân huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa.[3]

Ngày 14 tháng 1 năm 1995, bà gia nhập Đảng Cộng sản Việt Nam.

Từ tháng 10 năm 2002 đến tháng 4 năm 2006, bà là Chuyên viên Ban tổ chức Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa, Ủy viên Ban Chấp hành Đảng bộ, Bí thư Chi đoàn cơ quan Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa.[3]

Từ tháng 5 năm 2006 đến tháng 12 năm 2006, bà là Phó Chánh Văn phòng, Ủy viên Ban Chấp hành Đảng bộ cơ quan Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa.[3]

Từ tháng 1 năm 2007 đến tháng 5 năm 2010, bà là Ủy viên Ban Thường vụ Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa, Chánh Văn phòng, Ủy viên Ban Chấp hành Đảng bộ, Bí thư chi bộ Văn phòng cơ quan Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa.[3]

Từ tháng 6 năm 2010 đến tháng 8 năm 2011, bà là Ủy viên Ban Thường vụ Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa, Chánh Văn phòng, Phó Bí thư Đảng bộ, Chủ nhiệm Ủy ban kiểm tra Đảng ủy, Bí thư chi bộ Văn phòng cơ quan Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa.[3]

Từ tháng 9 năm 2011 đến tháng 10 năm 2012, bà là Phó Chủ tịch Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa, Ủy viên Đảng đoàn, Phó Bí thư Đảng bộ, Chủ nhiệm Ủy ban kiểm tra Đảng ủy, Bí thư chi bộ Văn phòng cơ quan Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa.[3]

Từ tháng 11 năm 2012 đến tháng 4 năm 2013, bà là Phó Chủ tịch Thường trực Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa, Ủy viên Đảng đoàn, Phó Bí thư Đảng bộ, Chủ nhiệm Ủy ban kiểm tra Đảng ủy, Bí thư chi bộ Văn phòng cơ quan Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa.[3]

Từ tháng 5 năm 2013 đến tháng 9 năm 2015, bà là Phó Chủ tịch Thường trực kiêm Giám đốc Trung tâm dạy nghề Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa, Ủy viên Đảng đoàn, Phó Bí thư Đảng bộ, Chủ nhiệm Ủy ban kiểm tra, Bí thư chi bộ Văn phòng cơ quan Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa.[3]

Từ tháng 10 năm 2015 đến 22 tháng 5 năm 2016, bà là Tỉnh ủy viên, Phó Chủ tịch Thường trực kiêm Giám đốc Trung tâm dạy nghề Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa, Ủy viên Đảng đoàn, Phó Bí thư Đảng bộ, Chủ nhiệm Ủy ban kiểm tra, Bí thư chi bộ Văn phòng cơ quan Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa.[3]

Khi ứng cử đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa 14 vào tháng 5 năm 2016 bà đang là Tỉnh ủy viên, Ủy viên Đảng đoàn, Phó Bí thư Đảng ủy, Bí thư Chi bộ Văn phòng cơ quan, Phó Chủ tịch thường trực Hội liên hiệp phụ nữ tỉnh Thanh Hóa kiêm Giám đốc Trung tâm dạy nghề phụ nữ tỉnh Thanh Hóa, làm việc ở Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh Thanh Hóa.

Sáng ngày 19/07/2019, UBMTTQ Việt Nam tỉnh Thanh Hóa đã khai mạc Đại hội đại biểu MTTQ Việt Nam tỉnh lần thứ XIV, nhiệm kỳ 2019 – 2024.

Bà Phạm Thị Thanh Thủy, Tỉnh ủy viên, Chủ tịch Hội Liên hiệp Phụ nữ tỉnh, được tín nhiệm cử giữ chức Chủ tịch Ủy ban MTTQ tỉnh Thanh Hóa, nhiệm kỳ 2019-2024.

Bà hiện là Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Chủ tịch Ủy ban Mặt trận Tổ quốc tỉnh Thanh Hóa, Ủy viên Ủy ban Tư pháp của Quốc hội.

Bà đang làm việc ở Ủy ban Mặt trận Tổ quốc tỉnh Thanh Hóa.