Lea Thompson urodziła się 31 maja 1961 roku w Rochester, w Minnesocie. Karierę zaczynała jako baletnica, później rozpoczęła karierę aktorską. Na początku występowała w filmach klasy B, tj. Jaws 3D albo Camp Space. Przełomem w jej karierze były występy w Powrót do przyszłości" oraz serii komedii "Karolina w mieście". Była zaręczona z aktorem Dennisem Quaidem, ale ostatecznie wyszła za Howarda Deutch'a, z którym ma wie córki. Mieszka w Los Angeles.