Thora Birch lahir pada 11 Maret 1982 di Los Angeles. Ia memiliki nama yang terinspirasi dari dewa petir Norse, Thor, karena ibunya ingin memberikan makna kekuatan. Sejak kecil, Thora sudah tampil di iklan California raisin (1986) dan bermain di film Purple People Eater (1988), memperoleh Youth in Film Award atas penampilannya.

Di usia 8 tahun, ia tampil di serial televisi Parenthood (1990), beradu akting dengan Leonardo DiCaprio. Puncak kariernya terjadi saat bermain di Paradise (1991), meraih pujian setelah bersaing dengan 4.000 calon pemeran muda. Setelah itu, ia tampil di Hocus Pocus (1993) dan menjadi sorotan utama lewat Monkey Trouble (1994), di mana kehadiran monyet dalam cerita menonjolkan keahlian aktingnya.

Seiring bertambah dewasa, Thora membintangi American Beauty (1999), film yang meraih 5 Oscar. Ia berperan sebagai putri yang merasa teralienasi dari orang tua yang mengalami krisis tengah kehidupan. Aktingnya yang meyakinkan dan penuh inspirasi mendapat ulasan positif. Di kehidupan nyata, Thora menyukai makanan Italia dan diet root beer, serta dikenal sebagai pribadi yang sederhana dan rendah hati.