Thanh Thanh Tâm tên thật là Nguyễn Thị Thanh Thanh, sinh tại Sài Gòn.

Từ nhỏ cô đã bắt đầu được phân vai trong những vai đào con trên sân khấu của Đoàn tiếng hát dân tộc.[2] Sáu tuổi, Tâm đóng vai con cô Thẩm Thúy Hằng trong phim Sóng tình, rồi đóng vai con cô Mộng Tuyền trong phim Phận má hồng.[3]

Lên 9 tuổi, cô được mời đóng trong vở kịch truyền hình "Mưa bão" và được hãng phim Alfa Thái Thúc Nha mời đóng vai em bé trong phim Người Cô Đơn và Phận Má Hồng,...

Năm 14 tuổi, cô thi đậu vào trường nghệ thuật sân khấu – điện ảnh nhưng do tuổi còn nhỏ không đi học được nên cô đã theo học tại trường Trần Hữu Trang khóa đầu tiên Nghệ thuật diễn xuất.

Đến năm 1983, cô về đoàn hát Trần Hữu Trang 1 và tham gia vào nhiều vai diễn trong các vở tuồng như Đêm Phán Xét, Kiều Nguyệt Nga, Rạng Ngọc Côn Sơn, Chuyện Cổ Bát Tràng, …

Đến năm 1987, cô chuyển sang hát cho đoàn Trần Hữu Trang 2; tại đây cô và cùng với nghệ sĩ Vũ Linh đã trở thành cặp diễn ăn ý nhất và thu hút được nhiều khán giả.

Cuối năm 1989, nữ nghệ sĩ Thanh Thanh Tâm ký hợp đồng hát cho đoàn tuồng cổ Huỳnh Long. Cô đã gây ấn tượng đặc biệt trong vai diễn của mình cùng với nghệ sĩ Minh Vương trong vở tuồng Vị Án Phi Giao và tuồng Sở Vân. Từ năm 1990, cô cộng tác hát cho đoàn Sân khấu tài năng sau đó là đoàn Huỳnh Long vào năm 1992

Đến năm 1998, cô được Nhà nước phong tặng danh hiệu Nghệ sĩ ưu tú.

Vào tối ngày 23.6.2009, Đoàn Nghệ thuật cải lương Sài Gòn 1 đã ra mắt vở dựng đầu tay Mưa rừng (soạn giả Hà Triều- Hoa Phượng) của Thanh Tâm.[4]