Thùy Chi sinh năm 1990 tại Hải Dương, Việt Nam, cả bố và mẹ của cô đều làm việc trong ngành văn hóa - nghệ thuật ở Hải Dương. Ngay từ khi còn nhỏ Thùy Chi đã bộc lộ năng khiếu về nghệ thuật và cô cũng được gia đình hướng theo nghề này, Thùy Chi được cho học đàn piano từ năm lên 6 tuổi. Từ năm 9 tuổi cô bắt đầu lên Hà Nội để học piano tại Nhạc viện Hà Nội, ngay cả khi bắt đầu nổi tiếng nhờ các ca khúc online, Thùy Chi cũng vẫn dự định sẽ trở thành một giảng viên piano.

Thùy Chi bắt đầu được cộng đồng mạng Việt Nam biết tới qua bài hát Giấc mơ trưa (do Giáng Son sáng tác). Cô từng cùng người bạn học Minh Phương giành giải nhất tại cuộc thi Tuổi đời mênh mông do VTV3 tổ chức. Nhóm nhạc TSD Band của Thùy Chi, Minh Phương cũng từng đạt giải đặc biệt trong Cuộc thi ban nhạc học sinh sinh viên toàn quốc năm 2005. Tuy nhiên Thùy Chi được biết đến nhiều hơn cả vẫn là các ca khúc phát hành không chính thức trên Internet, phần lớn các ca khúc này có nội dung và giai điệu phù hợp với giới trẻ và cũng chủ yếu được sáng tác bởi các nhạc sĩ trẻ.

Thùy Chi được khen là một ca sĩ có chất giọng rất tốt: cao vút, ngọt ngào, trong sáng. Thành công trên Internet đã giúp Thùy Chi được chọn tham gia biểu diễn tại chương trình Bài hát Việt năm 2005 của VTV3, một chương trình ca nhạc lớn có sự tham gia của các ca sĩ chuyên nghiệp nhằm thúc đẩy phong trào sáng tác nhạc Việt.

Tuy đã bắt đầu được công chúng biết tới và khuyên nên theo nghiệp ca sĩ nhưng Thùy Chi vẫn khẳng định ca hát chỉ là sở thích cá nhân còn Chi vẫn muốn trở thành một giáo viên piano do cảm thấy không hợp với sân khấu.