Thanh Thúy sinh ngày 2 tháng 12 năm 1943 tại Thừa Thiên – Huế, trong gia đình có 5 chị em, nhưng chỉ có mình bà là ca sĩ và người hai người em tên Thanh Mỹ và Thanh Châu thỉnh thoảng cũng đi hát .[2]

Vì lý do gia cảnh, vì mẹ bị bệnh nan y, nên gia đình bà từ Huế đưa mẹ vào Sài Gòn chữa trị và thuê một căn nhà nhỏ trong con hẻm trên đường Cao Thắng.[3]

Để mưu sinh và kiếm thêm tiền phụ vào việc thuốc thang cho mẹ, bà bắt đầu đi hát từ khi mới được 15 tuổi (1958), với chất giọng trầm ấm hơi khàn, lối phát âm nhả chữ rất riêng và đầy cảm xúc, sâu lắng, nghẹn ngào và nức nở, với dáng dấp mảnh mai và mái tóc dài buông lơi trên đôi vai gầy trong tà áo dài.[4] Nhạc sĩ Trịnh Công Sơn đã sáng tác ca khúc đầu tay Ướt mi để tặng bà. Thanh Thúy có thể được coi như là một trong những nữ ca sĩ gây được nhiều tiếng vang nhất trong làng âm nhạc Việt Nam trước năm 1975 và đã ngự trị trên các làn sóng phát thanh cũng như truyền hình tại miền Nam Việt Nam và trở thành một ngôi sao trên các sân khấu đại nhạc hội cũng như phòng trà vì tiếng hát như than khóc đau khổ truyền cảm trong lòng người.

Tháng 6 năm 1960, bà Tường Vi, thân mẫu của Thanh Thúy qua đời. Người ta nói có lẽ bà mang tâm trạng đau buồn vì thương nhớ mẹ, mà tiếng hát càng u sầu, não nùng, bi cảm, trong âm điệu mượt mà, ngọt ngào, du dương… khiến mọi người xúc động, tái tê từ phong cách trình diễn cho đến lời ca trầm mặc, thiết tha tạo nên nét độc đáo riêng biệt cho ngôi sao bồng bềnh giữa khói sương.

Tháng 11 năm 1961, tài tử điện ảnh kiêm đạo diễn Nguyễn Long thực hiện cuốn phim Thúy đã đi rồi nói về bà, ca khúc nhạc phim do nhạc sĩ Y Vân sáng tác và do ca sĩ Hùng Cường trình bày. Ngoài bộ phim này, hình ảnh Thanh Thúy còn xuất hiện trên sân khấu kịch và truyền hình. Các nghệ sĩ Kim Cương, Bích Thủy, Xuân Dung... đều đã đóng vai Thanh Thúy.[1][4]

Năm 1962, bà được bầu chọn là " Hoa hậu Nghệ sĩ "[4]

Năm 1964, tên tuổi bà một lần nữa khắc sâu vào lòng khán giả mộ điệu với việc thể hiện thành công bản nhạc nổi tiếng Chuyến tàu hoàng hôn.

Năm 1970, bà đoạt giải thưởng Kim Khánh dành cho nữ ca sĩ ăn khách nhất với nhạc phẩm "Tình đời", tức "Duyên kiếp cầm ca" của 2 nhạc sĩ Minh Kỳ và Vũ Chương. Ca khúc này 2 nhạc sĩ sáng tác nhân dịp Thanh Thúy trở lại nghiệp cầm ca sau vài năm vắng bóng.

Năm 1972, bà đoạt 2 giải Kim Khánh dành cho nữ ca sĩ được ái mộ nhất trong năm và show truyền hình được yêu thích nhất trong năm do bà làm trưởng ban.

Sau 30 tháng 4 năm 1975, bà sang định cư tại Hoa Kỳ và vẫn tiếp tục đi hát thường xuyên xuất hiện trên video trung tâm Asia, Thúy Nga cũng như trung tâm băng đĩa của chính bà.

Cuộc sống riêng

Năm 1964, bà lập gia đình với tài tử Ôn Văn Tài[5], Trung tá Không quân của Quân lực Việt Nam Cộng hòa.[6] Hai người chung sống vô cùng hạnh phúc và hòa thuận, có thể nói là đôi Kim Đồng – Ngọc Nữ trong giới nghệ sĩ lúc bấy giờ.

Thời gian cao tuổi, bà chủ yếu tham gia các hoạt động từ thiện. Thỉnh thoảng khi đài truyền hình SBTN có tổ chức gây quỹ cứu trợ bà đều đến tham dự.