Thu Minh là con gái út của một gia đình năm người không có ai theo ngành nghệ thuật gồm có cô, bố, mẹ, một chị gái và một anh trai. Thu Minh từng tham gia sinh hoạt âm nhạc và các cuộc thi nhỏ khi còn ngồi trên ghế nhà trường. Năm 16 tuổi, Thu Minh đoạt giải Nhất Tiếng Hát Truyền Hình với hai ca khúc Bóng cây Kơnia và Tình ca cho em.

Thời kì thập niên 90 tại Việt Nam, Thu Minh thường xuất hiện bên các ca khúc nhạc đỏ, nhạc tiền chiến và nhạc nhẹ truyền thống. Ca khúc tân nhạc Việt cô đã và đang thể hiện được nhiều khán giả yêu thích hiện nay bao gồm "Ngàn thu áo tím" của nhạc sĩ Hoàng Trọng, "Bóng cây Kơ-nia" của nhạc sĩ Phan Huỳnh Điểu, "Giọt mưa thu" của nhạc sĩ Đặng Thế Phong, "Thuyền viễn xứ" của nhạc sĩ Phạm Duy, "Thời hoa đỏ" của nhà thơ Thanh Tùng. Ngoài ra các ca khúc nước ngoài lời Việt cũng được cô thể hiện thành công như "Hội mùa hoa Domino".

Sở hữu chất giọng cao và đầy nội lực, ở những quãng trầm xuống giọng, Thu Minh thể hiện không đặc sắc. Sau thời gian nỗ lực học hỏi từ các ca sĩ quốc tế và đặc biệt là Whitney Houston, cô dần khắc phục được nhược điểm này. Năm 2007, Thu Minh quyết định dành thời gian du học Mỹ tại trường đại học âm nhạc Berklee College of Music, thành phố Boston, bang Massachusetts.

Thể loại nhạc sở trường của cô là Pop Ballad và Dance. Hóa thân trong dòng nhạc Dance, phong cách và giọng hát của cô trở nên quyến rũ, gợi cảm và mạnh mẽ hơn với khẳng định "Sexy là thương hiệu của tôi". Cô luôn quan niệm rằng sự nổi tiếng không phải là điều làm mình hạnh phúc nhất, nhưng nghệ thuật cần sự khác biệt và độc đáo nên cô luôn cố gắng trau dồi và rèn luyện được cho mình một phong cách, một giọng hát, lối xử lý kỹ thuật của riêng mang thương hiệu Thu Minh.