Võ Đức Thu sinh năm 1911 tại Sài Gòn trong một gia đình có cha là giáo sư, hai người em trai là Võ Đức Phấn[3] và Võ Đức Hảo, tác giả bài "Có những người anh". Từ khi ông lên 7 tuổi, ông đã được học đàn vĩ cầm và phong cầm qua sự hướng dẫn của một số bạn bè.[4] Năm 1925, ông được theo học lớp dương cầm với một số học sinh ngoại quốc. Với sự hướng dẫn của một giáo viên ngoại quốc, ông đã học đàn và đạt giải danh dự về dương cầm.[5]

Năm 1937, ông bắt đầu dạy dương cầm. Số học trò của ông khá đông và thành danh cho đến ngày nay,[5] trong đó có ca sĩ Khánh Ngọc khi mới bước chân vào miền Nam.[6]

Năm 1940, ông lập ban nhạc cho ban Đức trí Thể dục, bao gồm rất nhiều người Việt tham gia.[5] Đến năm 1941, ông mới bắt đầu viết nhạc. Các ca khúc của ông được các nhà xuất bản như Tinh Hoa, An Phú, Huỳnh Lâm, Hương Thu mua bản quyền và xuất bản trong thời gian đó.[5] Những ca khúc nổi bật của ông gồm có bài "Quyết tiến" do Tinh Hoa xuất bản,[7] "Tống biệt" phổ thơ của Tản Đà,[1] và bài "An Phú Đông". Riêng bài Quyết tiến đã được chọn làm Đoàn ca của Phong trào Quốc gia Cấp tiến vào những năm 1970.[8]

Những năm 1951 đến năm 1954, ông thường được mời trình tấu nhạc tại Nhà hát lớn Hải Phòng, với Ban hợp ca Thăng Long và Ban Gió Nam.[5] Năm 1956, ban nhạc Bình Minh, gồm Nguyễn Hữu Ba, Nguyễn Phụng và Võ Đức Thu đã được thành lập, ông Võ Đức Thu bắt đầu dạy tại trường Quốc gia Âm nhạc Sài Gòn.[9] Năm 1958, ông viết nhạc phim "Trầu cau" và "Áo dòng đẫm máu" do Hãng phim Mỹ Vân sản xuất.[5] Có năm, ông từng là giám khảo tuyển lựa ca sĩ trên Đài Phát thanh Sài Gòn những năm 1959, bao gồm Thẩm Oánh, Dương Thiệu Tước.[10][11] và sang Budapest trình diễn dương cầm.[12] Năm 1963, ông có trả lời phỏng vấn trên tạp chí Bách Khoa của nhà văn Nguyễn Ngu Í.

Ông qua đời vào ngày 27 tháng 9 năm 1964 do bệnh. Ông có một người con trai tên là Võ Đức Quý, sau này là nghệ sĩ Hoàng Mãnh, là một người độc tấu piano và là học trò của Thái Thị Liên.[13]