Thora Birch est née le 11 mars 1982 à Los Angeles, en Californie. Dès l’âge de quatre ans, elle commence sa carrière en auditionnant pour des pubs.
Elle tourne régulièrement dans des films et des séries télévisées ; avant de décrocher LE rôle, celui de Jane Burnham dans
American Beauty qui la propulsera. Après cette expérience, elle joue dans
Ghost World aux côtés de Scarlett Johansson, en 2001.
Thora Birch livre également des interprétations dans
Silver City en 2004, puis
Tainted Love en 2006. En 2009, elle est à l’affiche de
Winter Of Frozen Dreams et
Cavegirl.