Hà Thanh sinh ngày 25 tháng 7 năm 1937 tại quê ngoại là làng An Đô, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên, nguyên quán là Liễu Cốc Hạ, huyện Hương Trà (nay thuộc xã Hương Toàn, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên - Huế). Bà là con thứ tư trong một gia đình gia giáo có mười anh chị em mà không một người nào đi theo con đường văn nghệ, ngoài một người anh tỏ ra khuyến khích bà khi nhận thấy cô em mình có biệt tài ca hát. Hà Thanh là một người theo đạo Phật thuần thành, quy y với Hòa thượng Thích Tịnh Khiết với Pháp danh Tâm Tú và tham gia sinh hoạt Gia đình Phật tử Hương Từ tại Huế. Ngày nhỏ Lục Hà theo học Trường Nữ Trung học Đồng Khánh và đã hát trong chương trình Tiếng nói học sinh Quốc Học - Đồng Khánh trên Đài phát thanh Huế.
Năm 1953, trong cuộc tuyển lựa ca sĩ do Đài phát thanh Huế tổ chức, Lục Hà khi đó mới 14 tuổi, do không đủ tuổi tham dự nên Lục Hà đã khai thêm 1 tuổi. Lục Hà đạt giải nhất với sáu nhạc phẩm rất khó, trong đó có bài "Dòng sông xanh" (tiếng Đức: An der schönen blauen Donau, nhạc của Johann Strauss II), và tên bài hát đó đã trở thành nghệ danh của bà: Hà Thanh. Hà Thanh tiếp tục học và có đi hát cho Đài phát thanh Huế.
Năm 1963, trong chuyến vào thăm Sài Gòn để thâu thanh cho hãng Sóng Nhạc, bà được nhạc sĩ Mạnh Phát giới thiệu rằng nhạc sĩ Nguyễn Văn Đông muốn gặp gỡ và mời bà đến hát với ban nhạc Tiếng thời gian. Phần trình bày ca khúc "Về mái nhà xưa" của bà khiến toàn ban hài lòng. Sau đó, bà lại về Huế. Không muốn để tài năng của Hà Thanh bị tàn phai, Nguyễn Văn Đông bèn viết thư mời bà trở vào Sài Gòn cộng tác với hãng đĩa Continental. Năm 1965, Hà Thanh chính thức gia nhập sinh hoạt ca nhạc ở Sài Gòn. Bà trở thành một trong những giọng ca hàng đầu của Sài Gòn khi đó.
Vào giữa thập niên 1960, tiếng hát Hà Thanh thường xuyên hiện diện trên các Đài phát thanh Sài Gòn, Quân đội, Tự Do, trong các chương trình Đại nhạc hội... Bà rất thành công với những nhạc phẩm của nhạc sĩ Nguyễn Văn Đông[2] như "Hàng hàng lớp lớp", "Chiều mưa biên giới"... Nhạc sĩ nhận xét: "Tôi cho rằng Hà Thanh không chỉ hát mà còn sáng tạo trong khi hát. Hà Thanh đã tạo thêm những nốt luyến láy rất truyền cảm, rất mỹ thuật làm cho bài hát của tôi thêm thăng hoa, trong giai điệu cũng như trong lời ca. (...) Hà Thanh có giọng hát thiên phú, cô hát rất thoải mái, dễ dàng, không cầu kỳ, không cường điệu, không gò bó nhưng nó cuốn hút ta đi trong cái bềnh bồng không gò ép đó."[3] Năm 1969, ca sĩ Hà Thanh là một trong những nghệ sĩ được chính phủ miền Nam Việt Nam cử sang biểu diễn tại Pháp.
Trong giới văn nghệ Sài Gòn trước 1975, có nhiều người yêu thích Hà Thanh. Nhà thơ Bùi Giáng từng làm nhiều thơ và viết sách ca ngợi nhan sắc của bà. Nhà văn Mai Thảo là một người rất si mê Hà Thanh, ông đã từng từ Sài Gòn ra Huế để xin cưới Hà Thanh. Năm 1970, Hà Thanh kết hôn với Trung tá Bùi Thế Dung của Binh chủng Thiết Giáp. Năm 1972, hai người có một con gái là Bùi Kim Huyên.
Sau năm 1975, chồng Hà Thanh bị bắt đi học tập cải tạo. Năm 1984, bà cùng con gái được gia đình bảo lãnh sang định cư tại miền Đông Hoa Kỳ. Năm 1990, vợ chồng Hà Thanh sum họp nhưng tan vỡ hai năm sau đó. Tại hải ngoại, Hà Thanh không trình diễn thường xuyên,và lần cuối cùng cô xuất hiện trên trung tâm Asia.Thúy Nga và có ghi âm một số CD.
Sau một thời gian bị ung thư máu, ca sĩ Hà Thanh qua đời vào lúc 19h30' ngày 1 tháng 1 năm 2014 (giờ Boston) tại thành phố Boston, tiểu bang Massachusetts, Hoa Kỳ
