GS.TS Nguyễn Thị Thanh Mai sinh năm 1974 tại tỉnh Quảng Ngãi. Bà tốt nghiệp cử nhân Hóa học tại Trường ĐH Tổng hợp TPHCM (nay là Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia TPHCM) năm 1996.
Sau đó, bà công tác tại Khoa Hóa học, tiếp tục học và nhận bằng Thạc sĩ Hóa học, chuyên ngành Hóa phân tích vào năm 2001 tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên.
Năm 2002, bà sang Nhật Bản theo học chương trình nghiên cứu sinh tại Trường Đại học Y Dược Toyama và nhận bằng tiến sĩ Dược học vào năm 2005.
Sau khi hoàn thành học vị, bà trở về nước và tiếp tục công tác tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên. Từ năm 2007, bà lần lượt đảm nhiệm các vị trí Trưởng bộ môn, Phó Trưởng khoa và Trưởng khoa Hóa học.
Năm 2021, bà được bổ nhiệm làm Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học tự nhiên; từ năm 2022 kiêm Hiệu trưởng Trường Phổ thông Năng khiếu.
Trong quá trình công tác, GS.TS Nguyễn Thị Thanh Mai được công nhận chức danh Phó Giáo sư năm 2014, Giáo sư năm 2020; đồng thời được phong tặng danh hiệu Nhà giáo ưu tú vào năm 2024.
Ngày 12/6/2024, bà được bổ nhiệm làm Phó Giám đốc Đại học Quốc gia TPHCM, phụ trách các lĩnh vực hợp tác quốc tế, quan hệ doanh nghiệp – địa phương và quản lý nhiệm vụ khoa học và công nghệ.
GS.TS Nguyễn Thị Thanh Mai là nhà khoa học hàng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu thuốc từ dược liệu Việt Nam. Nhóm nghiên cứu của bà đã phát triển thành công hai sản phẩm hỗ trợ điều trị ung thư đường tiêu hóa và viêm khớp từ dược liệu trong nước, mở ra hướng đi có giá trị khoa học và tiềm năng ứng dụng cao.
Trong nghiên cứu các sản phẩm từ ong tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu của bà đã nhận Giải thưởng Quả cầu vàng năm 2017 và Giải thưởng Sáng tạo TPHCM năm 2019.
Năm 2021, GS.TS Nguyễn Thị Thanh Mai được trao Giải thưởng Kovalevskaia – giải thưởng danh giá dành cho các nhà khoa học nữ có thành tích xuất sắc trong nghiên cứu và ứng dụng khoa học. Đến nay, bà đã công bố hơn 80 bài báo trên các tạp chí khoa học quốc tế uy tín.
Trên trường quốc tế, GS.TS Nguyễn Thị Thanh Mai tiếp tục khẳng định vị thế của khoa học Việt Nam. Tháng 10/2025, tại Hội nghị lần thứ 17 của Viện Hàn lâm Khoa học Thế giới (TWAS) tổ chức tại Rio de Janeiro (Brazil), bà được công nhận là Viện sĩ TWAS, trở thành một trong những nữ khoa học Việt Nam đầu tiên đạt danh hiệu này.
