Trần Văn Thanh tham gia cách mạng và gia nhập lực lượng vũ trang an ninh từ năm 1968. Năm 1975 ông là Đội trưởng Bảo vệ Chính trị thuộc Công an tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng. Từ tháng 9 năm 1986, Trần Văn Thanh là Phó trưởng Công an thành phố Đà Nẵng, năm 1992 trở thành Trưởng Công an Tp Đà Nẵng kiêm Phó Giám đốc Công an tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng.

Từ tháng 3 năm 1994, Trần Văn Thanh là Tỉnh ủy viên tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng khóa XV, XVI và XVII. Năm 1997 ông trở thành Giám đốc Công an thành phố Đà Nẵng kiêm Trưởng ban Pháp chế Hội đồng Nhân dân thành phố. Cùng năm đó, ông trúng cử Đại biểu Quốc hội khóa X (1997-2002) và là Trưởng đoàn Đại biểu Quốc hội Tp Đà Nẵng.

Năm 2001, Giám đốc Công an thành phố, Trần Văn Thanh chỉ đạo Công an thành phố Đà Nẵng điều tra việc Phạm Minh Thông rút ruột Cầu Sông Hàn, một vụ án tham nhũng gây chấn động Đà Nẵng được cho là có liên quan đến Chủ tịch Ủy ban Nhân dân Tp Đà Nẵng lúc đó là Nguyễn Bá Thanh.[2] Tại tòa Phạm Minh Thông khai đã dùng tiền "tham ô" được để "đi quà biếu một số cá nhân và tập thể", và đi "chúc tết" một số người nào đó, nhưng đó là những ai thì không bao giờ được làm sáng tỏ.[3][4][5][6][7]

Sau vụ Cầu Sông Hàn, ông Trần Văn Thanh bị điều động về công tác tại Bộ Công an ở Hà Nội làm chuyên viên cao cấp phụ trách miền Trung và Tây Nguyên. Tháng 3 năm 2002, ông là Ủy viên Thường vụ Đảng ủy Bộ Công an, Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Hậu cần - Bộ Công an, Chánh Thanh tra Bộ Công an. Năm 2006 ông được phong quân hàm cấp tướng và là Chánh Thanh tra Bộ Công an.