Tùng Thiện vương là con trai thứ 10 của Minh Mạng, sinh ngày 24 tháng 10 năm Kỷ Mão (tức 11 tháng 12 năm 1819) tại cung Thanh Hòa trong cấm thành Huế. Mẹ ông là Thục tần Nguyễn Thị Bửu (阮氏寶), người Bình Chương, Gia Định, con gái của Tư không Nguyễn Khắc Thiệu (阮克紹), rất giỏi chữ nghĩa.

Thuở lọt lòng, ông được ông nội đặt tên là Hiện (晛)[1][2]. Đến năm 1832, khi đã có Đế hệ thi, ông được cải tên là Nguyễn Phúc Miên Thẩm (阮福绵审).

Ông nội ông là Gia Long rất vui mừng, thưởng liền 10 lạng vàng[3]. Khi còn nhỏ, tính hay khóc, Thục tần rất lo mà không biết thế nào. Bỗng có đạo sĩ nói rằng: "Đây là sao Thái Bạch Kim Tinh giáng sinh, làm lễ tiễn thì khỏi.". Sau làm lễ, quả nhiên khỏi hẳn.

Năm lên 7 tuổi, Miên Thẩm cùng với các em vào Dưỡng Chính đường (養正堂), được thầy Thân Văn Quyền[4] dạy chu đáo. Ông rất chịu khó học tập, nên mới 8 tuổi (1827), nhân theo hầu Minh Mạng dự lễ Nam Giao, ông làm bài Nam Giao thi, rất được tán thưởng.

Năm 1839, ông được phong làm Tùng Quốc công (從國公), mở phủ ở phường Liêm Năng, bên bờ sông An Cựu, Huế.

Năm 1849, ông lập thêm Tiêu Viên sau phủ, đón mẹ (Thục tân Nguyễn Thị Bửu) và ba em gái (Nguyệt Đình, Mai Am và Huệ Phố) ra phụng dưỡng chăm nuôi. Khi các em lần lượt có chồng, rồi mẹ mất, ông cải tạo phủ chính làm nhà thờ, còn mình lui về ở Tiêu Viên và dựng lều tranh bên cạnh mộ mẹ cư tang ba năm.

Năm 1854, mãn tang, ông được gia phong Tùng Thiện công (從善公). Năm 1858, ông mua 12 mẫu ruộng ở xã Dương Xuân, làm nhà ở gọi là Phương Thốn thảo đường.

Năm 1865, ông giữ chức Tả Tôn Nhân phủ, trong thời gian này xảy ra sự biến giặc Chày vôi. Trước đó, ông đã gả con gái là Thể Cúc cho Đoàn Hữu Trưng, một thanh niên ở làng An Truyền (tức làng Chuồn). Năm 1866, Hữu Trưng ngầm làm cuộc nổi dậy nhằm lật đổ Tự Đức. Việc thất bại, Hữu Trưng và nhiều người bị hành hình. Mặc dù trước đó, Hữu Trưng đã lấy cớ vợ cư xử trái lễ với mẹ chồng mà trả về để tránh liên lụy cho nhà vợ, Miên Thẩm cũng trói cả con gái và cháu ngoại, quỳ dâng sớ xin chịu tội.

Tự Đức không kết tội chỉ nói ông: "Chọn rể không cẩn thận để mất thanh danh, nay trừ bổng trong tám năm". Suốt những năm bị trừ bổng ấy, ông lên ngôi chùa cổ Từ Lâm hoang tàn ở xã Dương Xuân làm nơi cư ngụ, vợ con phải canh tác trồng cây quả đem ra chợ bán để có cái ăn hàng ngày.

Ông mất ngày 30 tháng 3 năm Canh Ngọ (tức 30 tháng 4 năm 1870), lúc 51 tuổi. Thụy là Văn Nhã (文雅). Năm 1878, ông được Tự Đức gia tặng là Tùng Thiện Quận vương (從善郡王).

Năm 1936[5], Bảo Đại mới truy phong ông là Tùng Thiện vương (從善王), tước vị mà ngày nay người ta quen gọi.