Thanh Lan tham gia nghệ thuật từ rất sớm. Từ năm 9 tuổi, cô học dương cầm với các sơ ở trường Saint Paul, sau đó được vợ nhạc sĩ Thẩm Oánh và nhạc sĩ Nghiêm Phú Phi hướng dẫn. Từ khi còn là nữ sinh của trường Marie Curie, Thanh Lan đã bắt đầu hát trên đài phát thanh VTVN trong ban Việt Nhi của nhạc sĩ Nguyễn Đức và tham gia trong ban nhạc sinh viên mang tên Hải Âu của nhạc sĩ Lê Hựu Hà – đây cũng là một ban nhạc có khuynh hướng Việt hóa nhạc trẻ đầu tiên ở Sài Gòn.
Ngay từ khi vào năm thứ nhất của Đại học Văn khoa, Thanh Lan bắt đầu trở thành một ca sĩ nổi tiếng. Cô tham gia hát trong rất nhiều băng nhạc, hình ảnh Thanh Lan cũng hiện diện trên các bìa bản nhạc bày khắp nơi. Trong thời kỳ phát triển mạnh mẽ của phong trào nhạc trẻ Việt Nam, Thanh Lan là một trong những khuôn mặt quen thuộc nhất với những ca khúc lời Pháp. Thanh Lan còn hát chung với nam ca sĩ Nhật Trường qua những tình khúc của Trần Thiện Thanh tạo thành cặp song ca ăn khách, rồi hai nghệ sĩ này còn đóng chung với nhau qua hai bộ phim truyền hình Trên đỉnh mùa đông và Mộng Thường do Nhật Trường viết kịch bản và đạo diễn phát sóng trên đài truyền hình Sài Gòn trước năm 1975.
Thanh LanCô cũng đi lưu diễn ở một số nước trên thế giới. Năm 1973, tại Nhật Bản, cùng đi với hai nhạc sĩ Ngọc Chánh và Phạm Duy, Thanh Lan đã trình bày ca khúc “Tuổi biết buồn” được vào chung kết tại Đại hội âm nhạc quốc tế Yamaha tại Tokyo. Cô còn ở lại Tokyo để thu âm hai bài “Ai no hio Kesanaide” và “Tuổi mộng mơ” của Phạm Duy, được dịch sang tiếng Nhật là “Yume o Miruno”.
Sau vài năm gián đoạn từ 1975, Thanh Lan lại tiếp tục hoạt động bên lĩnh vực ca nhạc, nổi tiếng với các bài hát như: “Cô đi nuôi dạy trẻ”, “Đi qua vùng cỏ non”, “Phượng hồng”, “Em đi chùa Hương”, “Triệu đóa hoa hồng”, “Khi xưa ta bé (Bang bang)”, “Trở về mái nhà xưa (Come back to Sorrento)”, “Búp bê không tình yêu”, “Giàn thiên lý đã xa”, “Samba Mambo”, “Trưng Vương khung cửa mùa thu”. Cô tham gia hát nhiều nơi như Đoàn Kim Cương, đoàn Bông Hồng, đoàn Hương Miền Nam…Cuối năm 1993, Thanh Lan sang định cư tại Mỹ và tiếp tục tham gia các hoạt động văn nghệ. Cô đi trình diễn ở các tiểu bang của Hoa Kỳ và hợp tác thu âm cùng rất nhiều hãng đĩa. Cô từng đứng ra thực hiện riêng cho mình các CD, VCD, DVD ca nhạc, trong số đó có nhiều nhạc phẩm do cô soạn lời Việt từ những nhạc phẩm Pháp nổi tiếng.