hanh Huyền tên thật là Trương Thị Thanh Huyền, sinh năm 1942 tại Hà Nội. Bà sinh ra trong một gia đình có truyền thống nghệ thuật. Với năng khiếu bẩm sinh, ngay từ nhỏ bà tham gia sinh hoạt trong đội đồng ca thiếu niên Ấu Trĩ Viên của thành phố. Sau đó, Thanh Huyền còn hát trong đội Sơn ca (dưới sự dẫn dắt của nhạc sĩ Mộng Lân, Nguyễn Lân Tuất). Bà còn đạt nhiều giải cao trong các cuộc thi ca hát thiếu nhi, liên tiếp trong hai năm 1955 và 1956, bà đã giành Giải nhất về hát đơn ca Thiếu nhi toàn Thành phố Hà Nội. Sau đó, bà theo học khoa Thanh nhạc của Trường Âm nhạc Việt Nam (sau này là Nhạc viện Hà Nội), dưới sự dẫn dắt của những nhà giáo, nghệ sĩ tên tuổi như Mai Khanh, Thúy Huyền... Bà còn học hát cả hát văn, ca Huế, dân ca Bắc Bộ, điều này đã giúp bà hát thành công nhiều thể loại thanh nhạc.
Năm 1963, sau khi tốt nghiệp khoa Thanh nhạc, bà về công tác tại Nhà hát ca múa nhạc Việt Nam cho đến khi nghỉ hưu. Bà cùng đoàn ca múa nhạc đi lưu diễn nhiều nơi, vào tận các chiến trường Nghệ An, Hà Tĩnh trong những năm chiến tranh, biểu diễn tại Pháp, Algérie, Italia phục vụ Hội nghị Paris.
Thanh Huyền là một trong những giọng ca sáng nhất của nhạc cách mạng trong suốt những năm 1960-1970. Với giọng hát kết hợp nhuần nhuyễn giữa dân ca và kĩ thuật thanh nhạc cổ điển, bà được coi là giọng ca dân ca kế thừa của cố nghệ sĩ Thương Huyền (nữ nghệ sĩ hát dân ca rất nổi tiếng vào cuối những năm 1940-những năm 1960, mất vào năm 1989). Bà nổi tiếng với nhiều ca khúc được phát trên sóng phát thanh Đài tiếng nói Việt Nam thời đó: những ca khúc dân ca Bắc Bộ (đặc biệt là Quan họ Bắc Ninh) như Bèo dạt mây trôi, Xe chỉ luồn kim, Người ở đừng về... và những ca khúc tân nhạc như Đường cày đảm đang (An Chung), Lời ca dâng Bác (Trọng Loan), Khi thành phố lên đèn, Rặng trâm bầu (Thái Cơ), Mẹ yêu con (Nguyễn Văn Tý)... và đặc biệt với ca khúc Hát ru (nhạc Hoàng Vân, thơ Tố Hữu). Thanh Huyền còn là một trong những giọng ca từng nhiều lần biểu diễn trước chủ tịch Hồ Chí Minh[1].
Thanh Huyền đã đoạt 3 Huy chương Vàng trong các kỳ Hội diễn chuyên nghiệp toàn quốc. Bà đã được tặng thưởng Huy chương kháng chiến chống Mỹ hạng III, Huân chương Lao động hạng II. Năm 1984, bà được phong tặng danh hiệu Nghệ sĩ nhân dân đợt đầu tiên.
Hiện nay bà đang sống cùng chồng là đạo diễn điện ảnh, NSND Thanh An. Gia đình bà có hai người con; con gái út là Thanh Hằng nối nghiệp mẹ.