NSND Thanh Hoa tên thật Nguyễn Thị Thanh, sinh năm 1950 ở Đại Mỗ, Từ Liêm, Hà Nội. Năm chín tuổi, cô bé Thanh đoạt giải nhất cuộc thi Tiếng hát Họa mi của thị xã Hà Đông. Năm 16 tuổi, nghệ sĩ bắt đầu học ở Trường Âm nhạc Việt Nam (là Nhạc viện Hà Nội sau này) và tốt nghiệp trung cấp năm 1970.
Sau đó, Thanh Hoa trở thành ca sĩ của Đài phát thanh Giải phóng. Lúc bấy giờ, hai nghệ sĩ cải lương Thanh Hùng và Ngọc Hoa đã nhận ca sĩ làm em nuôi. Nghệ danh Thanh Hoa được ghép từ tên hai người này. Bài hát đầu tiên của Thanh Hoa được phát trên Đài phát thanh Giải phóng là Cánh chim mùa xuân của nhạc sĩ Huỳnh Thơ năm 1970.
NSND Thanh Hoa có vóc dáng nhỏ nhắn, gương mặt tròn và đôi mắt sáng. Nhiều khán giả thời bấy giờ nhận xét bà không quá xinh đẹp nhưng có duyên. Thanh Hoa được mệnh danh là "người đàn bà hát".
Nhiều năm đứng trên sân khấu, NSND Thanh Hoa thường gắn bó với các trang phục truyền thống như áo dài, áo tứ thân.
Đời tư của NSND Thanh Hoa là câu chuyện được nhiều người hâm mộ quan tâm. Bà quen biết nhạc sĩ Phan Lạc Hoa từ ngày học tại Nhạc viện Hà Nội và kết hôn với ông sau khi tốt nghiệp. Ông sáng tác nhiều bài hát như Tàu anh qua núi, Tình yêu trên dòng sông quan họ... NSND Thanh Hoa là người thể hiện thành công nhất các tác phẩm của ông.
Cặp nghệ sĩ có với nhau hai con gái là Huyền Thư, Thái Lữ. Cuộc hôn nhân của hai người sau đó đổ vỡ, nhạc sĩ Phan Lạc Hoa tự tử năm 1982. Sự ra đi của ông khiến bà chịu nhiều tai tiếng và áp lực từ dư luận.
Vài năm sau, Thanh Hoa kết hôn với nghệ sĩ xiếc Tôn Thất Lợi. Bà sinh con trai Tôn Thất Sơn năm 1985. Anh theo nghiệp ca hát giống mẹ và từng lọt vào chung kết cuộc thi Sao Mai phía Bắc năm 2009.
NSND Thanh Hoa cho rằng con trai bà chưa nổi tiếng vì anh không phải là người biết bon chen trong xã hội hiện đại, xô bồ.
Nữ nghệ sĩ giữ được nét trẻ trung ở tuổi lục tuần. Sau khi nghỉ hưu ở Đoàn ca nhạc Đài Tiếng nói Việt Nam năm 2006, bà miệt mài cống hiến cho âm nhạc. Hiện bà đảm nhiệm chức vụ chủ tịch Hội bảo vệ quyền của nghệ sĩ biểu diễn âm nhạc (APPA).
Ngoài những giờ phút hoạt động nghệ thuật, NSND Thanh Hoa có thú vui làm vườn, chăm sóc cây cảnh trong khu biệt thự nhà vườn rộng hơn 1.000 mét vuông ở ngoại thành Hà Nội.
Vườn rau xanh an toàn tự tay trồng của NSND Thanh Hoa
Vườn rau an toàn xanh ngắt do chính NSND Thanh Hoa tự trồng, tự chăm sóc một cách tỉ mỉ đã thu hút sự quan tâm của công chúng trong chương trình "An ninh toàn cảnh" được phát sóng trên Đài truyền hình Công an nhân dân ngày 5/1.
