Thiên Thụy công chúa có khá ít tư liệu chính sử. Chỉ biết bà là một hoàng nữ, con gái của Trần Thánh Tông và là chị gái của Trần Nhân Tông[1][note 1]. Không rõ mẹ sinh của bà là ai, có lẽ là Nguyên Thánh Thiên Cảm hoàng hậu Trần Thị, con gái thứ năm của An Sinh vương Trần Liễu và là em gái của Hưng Đạo vương Trần Quốc Tuấn. Có thuyết nói bà là con của Cung phi Ngọc Lan.

Theo một số huyền tích, bà có tên là Trần Quỳnh Trân hoặc Trần Quỳnh Nga[4], con gái của Trần Thánh Tông với cung phi Vũ Thị Ngọc Lan[5], là chị của hoàng tử Trần Đức Việp và các công chúa Chiêu Hoa, Chiêu Chinh[6][7]. Tuy nhiên thông tin này chỉ ở phạm vi thần tích, một dạng thông tin thần thánh hóa nhân vật, độ xác thực không thể kiểm chứng được nên chỉ ghi như vậy.