Bà được kết nạp vào Đảng Cộng sản Việt Nam ngày 09 tháng 11 năm 2003.

Bà từng đảm nhận các chức vụ: Phó Bí thư Quận đoàn Tân Phú, Quận ủy viên, Bí thư Quận đoàn Tân Phú, Trưởng ban Công nhân Lao động Thành đoàn.

Từ tháng 10 năm 2007 đến tháng 12 năm 2013: Bà là Phó Bí thư Thành đoàn, Chủ tịch Hội đồng đội Thành phố, Ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đoàn.[1]

Từ tháng 12 năm 2013 đến tháng 6 năm 2015: Bà là Phó Bí thư, Bí thư Đảng ủy Doanh nghiệp, Phó Bí thư Thường trực Quận ủy, Bí thư Đảng ủy Cơ quan Đảng – Đoàn thể quận Gò Vấp.[2]

Từ tháng 6 năm 2015 đến tháng 4 năm 2018: Bà là Thành ủy viên, Bí thư Quận ủy, Chủ tịch HĐND quận Gò Vấp, Bí thư Đảng ủy Quân sự quận Gò Vấp.[3]

Từ tháng 5 năm 2011 đến nay: Bà là Đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa XIII và khóa XVI.[4]

Ngày 4/4/2018, Liên đoàn Lao động TPHCM tổ chức hội nghị Ban chấp hành lần thứ 24 – Khoá X về việc bầu bổ sung Ủy viên Ban chấp hành, Ủy viên Ban Thường vụ, bầu chức danh Chủ tịch LĐLĐ TPHCM nhiệm kỳ 2013-2018. Hội nghị cũng đã bầu bổ sung đồng chí Trần Thị Diệu Thúy tham gia Ban Chấp hành, Ban Thường vụ, giữ chức Chủ tịch LĐLĐ TPHCM khoá X, nhiệm kỳ 2013-2018.[5][6]