Sinh ra trong một gia đình hoạt động trong ngành nghệ thuật, mẹ cô là giảng viên dạy thanh nhạc nên có nhiều điều kiện bồi dưỡng năng khiếu nghệ thuật của cô. Bởi vậy, Thanh Vân đã từng học qua các lớp nghệ thuật năng khiếu như múa, hát và piano.
Năm 1991, cả gia đình Thanh Vân chuyển vào Thành phố Hồ Chí Minh sống. Khi đang học năm cuối THPT, Thanh Vân quyết định tham dự cuộc thi Triển vọng Điện ảnh năm 2000 và lọt vào tới vòng chung kết của cuộc thi. Đây cũng là tiền đề để sau này Thanh Vân cùng đậu thủ khoa cả 2 trường Cao đẳng Sân khấu Điện ảnh và Cao đẳng Sư phạm khoa Thanh Nhạc. Sau một năm học đồng thời cả 2 khoa, Thanh Vân quyết định theo hẳn khoa diễn viên trường Cao đẳng Sân khấu Điện ảnh.
Nhờ ưu thế có thể nói được cả 2 giọng Bắc-Nam đã giúp Thanh Vân thể hiện khả năng diễn xuất linh hoạt của cô trong nhiều vai diễn khác nhau đồng thời Vân cũng tham gia lồng tiếng cho nhiều bộ phim. Trong phim Cô gái xấu xí, nhờ có thể nói tốt cả tiếng miền Bắc lẫn tiếng miền Nam nên Thanh Vân vừa thu tiếng trực tiếp cho nhân vật Cẩm Linh, vừa đảm nhận lồng tiếng miền Bắc cho nhân vật Huyền Diệu.
Khởi đầu sự nghiệp diễn xuất ở lĩnh vực kịch nói, vai Thủy trong vở kịch kinh dị "Người vợ ma" được coi là vai diễn ấn tượng nhất của Thanh Vân trên sân khấu kịch Sài Gòn. Trong hơn một năm, vở kịch được trình diễn tới hơn 450 lần và thu hút đông khán giả. Sự kiện đáng nhớ này đã mang lại cho Vân giải thưởng Nghệ sĩ kịch nói được yêu thích nhất (HTV Award 2007). Năm 2008 được xem là năm Thanh Vân có nhiều đột phá cùng với sự trải nghiệm phong phú qua nhiều tính cách nhân vật từ màn ảnh đến sân khấu kịch.
Ngoài đóng phim và diễn kịch, Thanh Vân còn đóng vai trò là MC (người dẫn chương trình) qua các chương trình truyền hình thu hút nhiều khán giả như: Vì cuộc sống tươi đẹp, Chuyện phái Đẹp, Nào ta cùng hát, Cầu vồng nghệ thuật, Bước nhảy hoàn vũ...
Năm 2008, Thanh Vân đã kết hôn với bạn trai lâu năm đồng thời là bạn học chung lớp từ thời phổ thông của cô. Tính đến 4/2013 hai người đã có một con trai và một con gái.
