Thu Hiền tên đầy đủ là Ngô Thu Hiền, sinh ngày 2 tháng 2 năm 1944 tại huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình.[1] Sau khi tốt nghiệp phổ thông, bà trở thành diễn viên múa của đoàn văn công thuộc lực lượng Công an nhân dân vũ trang (nay là Bộ đội Biên phòng). Năm 1965, bà bất ngờ được đạo diễn Bùi Đình Hạc chọn vào vai chị Quyên (vợ Nguyễn Văn Trỗi) trong tác phẩm điện ảnh Nguyễn Văn Trỗi. Bộ phim ra đời chỉ 2 năm sau khi Nguyễn Văn Trỗi bị xử bắn đã gây được tiếng vang lớn không chỉ trong nước mà còn được đánh giá cao ở quốc tế. Vì tính chất của vai diễn cũng như sự thành công của bộ phim mà hình ảnh của bà gắn liền với cái tên "Quyên". Vai diễn đầu tay này cũng đã giúp bà nhận được bằng khen của Hội Điện ảnh Liên Xô tại Liên hoan phim quốc tế Moskva.[2] Sau thành công của bộ phim đầu tiên, bà được nhận về làm việc tại Xưởng phim truyện Việt Nam.[3] Đến khoảng những năm 2000, bà đã nghỉ đóng phim vì sức khỏe không cho phép.[4]