Thảo Quyên tên đầy đủ là Nguyễn Thị Quyên, sinh năm 1977 tại xã Khánh Thượng, huyện Yên Mô, tỉnh Ninh Bình trong một gia đình không có ai hoạt động nghệ thuật. Ông nội của NSUT Thảo Quyên là bộ đội thời kỳ kháng chiến chống Pháp, cha là bộ đội kháng chiến chống Mỹ trở về từ chiến trường Khe Sanh, Quảng Trị thì vết thương chiến trường tái phát, khi mất được Nhà nước công nhận là liệt sĩ.

Gia đình Thảo Quyên có 5 anh chị em.[2] Cô lập gia đình năm 2009, chồng cô làm kinh doanh nhưng anh rất hiểu vợ, luôn ủng hộ, động viên cô theo đuổi đam mê với nghệ thuật chèo.