Trần Thiện Chánh là người thôn Tân Thới, huyện Bình Long, tỉnh Gia Định (nay thuộc huyện Hóc Môn, Thành phố Hồ Chí Minh)[2].Theo Đại Nam chính biên liệt truyện (Quyển 34), Trần Thiện Chánh thi đỗ Cử nhân tại trường Hương Gia Định năm Thiệu Trị thứ 2 (Nhâm Dần, 1842). Ban đầu, ông được bổ chức Hậu bổ Khánh Hòa, sau làm Huấn đạo Long Xuyên và Tri huyện tại nơi ấy, rồi bị cách chức (không rõ nguyên nhân).

Ngày 17 tháng 2 năm 1859, thành Gia Định bị quân Pháp đánh hạ. Giữa lúc quan quân triều đình chạy tan tác, Trần Thiện Chánh cùng một viên Suất đội bị thải hồi là Lê Huy [3] tập hợp được khoảng 5.800 nghĩa dũng, liền kéo đi cản phá đối phương, đồng thời bảo hộ Đề đốc Trần Tri về Tây Thái (hay Tây Thới). Thứ thần (quan ở quân thứ) bèn đem việc này tâu lên, được vua Tự Đức khen, cho ông khai phục nguyên hàm Tri huyện, và được đi theo giúp việc quân. Sau thăng ông làm đồng Tri phủ [4].

Đề cập đến công trạng này, trong sách Thành phố bất khuất có đoạn kể:

...Trần Thiện Chánh và Lê Huy đã tiến hành cuộc kháng chiến anh dũng, chặn được quân Pháp ngay những giây phút đầu tiên, khiến họ dù đã chiếm được thành, nhưng không sao lấn ra được. Từ các khu Gò Tân Triêm, Ngã Sáu, Thị Nghè...nghĩa quân đã mở nhiều cuộc tiến công khuấy rối khiến tướng Charles Rigault de Genouilly phải ra lệnh đặt 32 ổ thuốc súng phá hủy thành trì và kho tàng vì liệu không giữ được, rồi rút lui xuống các tàu đậu ở vùng Xóm Chiếu vào ngày 8 tháng 3 năm 1859...Cũng thời gian này, Trương Định cũng đang chỉ huy một bộ phận quân triều kéo về khu vực chùa Kiểng Phước và chùa Cây Mai lập tuyến phòng ngự. Kể từ đó, các ông dùng chiến thuật du kích, cho quân chốt giữ các vị trí xung yếu tại vùng Bến Nghé, buộc quân Pháp phải tự giam mình trong ụ Hữu Bình cho đến tháng 11 năm 1859...[5].

Sau Hòa ước Nhâm Tuất 1862, năm Tự Đức thứ 17 (Giáp Tý, 1864), thăng Trần Thiện Chánh hàm Hàn lâm viện Thị độc lãnh chức Phó quản đạo Phú Yên. Chẳng bao lâu, thăng ông hàm Hồng lô tự khanh, đổi làm Biện lý bộ Hộ sung Kinh kỳ Hiệp lý Thủy sư (Chỉ huy phó lực lượng thủy quân ở Kinh thành Huế). Một lần, vì thuyền tuần biển trở về quá hạn, ông bị truất một năm lương.

Năm Tự Đức thứ 19 (Bính Dần, 1866), Trần Thiện Chánh được cử phái qua Hương Cảng (Hồng Kông) để mua chiếc tàu máy Thuận Tiệp.

Tháng 5 (âm lịch) năm Đinh Mão (1867), Trần Thiện Chánh phạm lỗi bị "miễn chức chờ xét" (không rõ lý do), đến tháng 6 (âm lịch) thì bị cách, nhưng chỉ 13 ngày sau lại được phục hàm Hàn lâm viện Kiểm thảo, lãnh chức Tri phủ Hàm Thuận (tỉnh Bình Thuận).

Khoảng cuối năm Tự Đức thứ 21 (Mậu Thìn, 1868), quan coi Hàn lâm viện là Vũ Phạm Khải biết Trần Thiện Chánh giỏi thơ, nên xin ông về làm Tu soạn ở viện Hàn Lâm. Vài tháng sau, đầu năm Kỷ Tỵ (1869), thăng ông hàm Hồng lô tự thiếu khanh, giữ chức Biện lý bộ Binh. Đến giữa năm ấy, sung ông làm Tán lý quân thứ Sơn Tây. Ở đây, Trần Thiện Chánh đánh thua các toán quân phỉ (gọi theo sử cũ) ở đồn Man Hạ, nên bị cách lưu. Nhưng sau đó, cùng với Hộ đốc Trần Bỉnh, ông đánh tan quân phỉ ở hai đồn là Dò Chợ và Trại Đất, nên được khai phục chức hàm cũ.

Cuối năm Tự Đức thứ 25 (Nhâm Thân, 1872) Trần Thiện Chánh lại bị cách chức vì cấp phát tiền lương trái quy định, hút thuốc phiện, và giả ốm xin nghỉ để đi cưới vợ lẽ.

Năm Quý Dậu (1873), cho Trần Thiện Chánh tạm giữ hàm Tán lý để đi cùng Lưu Vĩnh Phúc tiễu phỉ ở Tam Tuyên (Sơn Tây, Hưng Hóa, Tuyên Quang). Sau trận thắng ở Phù Ninh (Sơn Tây), thu lại huyện thành này, ông lại được khai phục hàm Hồng lô tự thiếu khanh, lãnh chức Hộ lý Tuần phủ Ninh Bình.

Năm Tự Đức thứ 27 (Giáp Tuất, 1874), thăng Trần Thiện Chánh hàm Thị lang, lĩnh chức Tuần phủ Ninh Bình. Nhưng chỉ đến ngày 26 tháng 5 âm lịch (9 tháng 7 năm 1874), thì ông mất tại nhiệm sở vì chứng khối u ở dạ dày (thượng tiêu yết cách) [6], lúc 52 tuổi.

Được tin Trần Thiện Chánh mất, vua Tự Đức thương xót, ra lệnh cho phu thuyền đưa linh cữu ông về an táng ở Huế, là nơi ông cư ngụ khi làm quan ở đây. Con ông là Trần Thiện Cốc, sau đó được cất nhắc lên làm Tri huyện Tuy Phong (Bình Thuận).

Ghi công Trần Thiện Chánh, hiện ở quận 10, Thành phố Hồ Chí Minh có con đường mang tên ông.