Thanh Thúy đã tốt nghiệp khoa Diễn viên điện ảnh – kịch của trường Cao đẳng Sân khấu - Điện ảnh TPHCM.

Các phim nhựa Thanh Thúy đã đóng như Giải phóng Sài Gòn, Lưới trời, Vũ điệu tử thần.

Các phim truyền hình Thanh Thúy đã đóng như Mùa sen, Blouse trắng, Lẵng hoa tình yêu, Chuyện vui ngày Tết, Vòng xoáy tình yêu, Niềm đau chôn giấu, Bão rừng, Bẫy tình, Như chuyện trầu cau, Chuyện của chúng mình, Tình yêu còn lại...

Các vở kịch cô đã đóng như Chí Phèo, Con gái ngài giám đốc, Tượng đá thủy chung, Người mẫu nhí, Mướn chồng, Chuyện lạ...

Các giải thưởng Thanh Thúy đã đạt được như Giải Mai Vàng do báo Người lao động bình chọn vào năm 2002 và 2004, HCV Liên hoan sân khấu chuyên nghiệp toàn quốc vào năm 2007, Giải Nữ diễn viên xuất sắc thể loại phim video tại LHP VN lần thứ 14 (vai bác sĩ Hồng Hải trong phim Mùa sen).

Ngày 19/05/2008, cô kết hôn với đạo diễn Đỗ Đức Thịnh. Một năm sau, vợ chồng cô chào đón quý tử đầu lòng tên Đỗ Thiên Phúc (tên thường gọi là Cà Phê) sinh năm 2009.

Năm 2011, cô có một cuộc thử sức đầy ngoạn mục trong chương trình "Bước nhảy hoàn vũ".

Năm 2013, cô hoàn toàn bức phá khi giành giải quán quân trong chương trình "Cặp đôi hoàn hảo".

Năm 2014, vợ chồng Thanh Thúy mở công ty sản xuất phim với dự án đầu tay Ma dai. Đức Thịnh làm đạo diễn còn Thanh Thúy giữ vai trò sản xuất. Bộ phim đầu tay thành công khiến vợ chồng cô quyết tâm theo đuổi công việc làm phim. Các bộ phim Thanh Thúy sản xuất: Già gân mỹ nhân và găng tơ, Taxi, em tên gì?, Sứ mệnh trái tim, Siêu sao siêu ngố, Trạng Quỳnh...

Cuối năm 2018, cô thông báo mang thai sau gần 10 năm chờ đợi và đến đầu năm 2019, cô đã chào đón cậu con trai thứ hai tên Đỗ Thiên Phú (tên thường gọi là Tết) sinh ngày 07/02/2019.