Thẩm Thúy Hằng tên thật là Nguyễn Kim Phụng, sinh năm 1940 tại Hải Phòng, di cư vào miền Nam một năm sau đó và lớn lên ở An Giang. Hết bậc tiểu học, bà lên Sài Gòn ở với người chị, theo học bậc trung học.
Năm 16 tuổi, nức tiếng là hoa khôi trong giới học sinh, bà lén gia đình tham gia cuộc thi tuyển diễn viên điện ảnh của Hãng phim Mỹ Vân và đạt giải nhất. Chính ông chủ hãng phim này đặt cho bà nghệ danh Thẩm Thúy Hằng.
Minh tinh màn bạc Thẩm Thúy Hằng Ở tuổi 18, ngay trong lần đầu chạm ngõ điện ảnh với vai diễn Tam Nương trong phim Người đẹp Bình Dương, bà đã gây ấn tượng mạnh và vụt lên như một ngôi sao điện ảnh. Cái tên "Người đẹp Bình Dương" cũng gắn liền với bà từ đó. Ngoài ra, bà còn nổi tiếng với vai Chức Nữ trong bộ phim Ngưu Lang Chức Nữ.
Sau khi nổi tiếng, bà xuất hiện trong vài chục bộ phim khác nhau và trở thành minh tinh có cat-xê cao bậc nhất thời bấy giờ. Có thông tin tiết lộ, bà từng được trả cát-xê một triệu đồng cho một vai (tương đương 1kg vàng lúc bấy giờ)
Năm 1969, bà thành lập hãng phim mang tên của chính mình, sau đổi thành Vilifilms với một số tác phẩm nổi bật, như: Chiều kỷ niệm, Nàng, Ngậm ngùi...
Bà cũng đã tham dự nhiều liên hoan phim, xuất hiện tại Hồng Kông, Đài Loan, Hàn Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Singapore, Indonesia...
Không chỉ điện ảnh, Thẩm Thúy Hằng còn tham gia lĩnh vực sân khấu, đóng kịch và diễn cải lương. Ban kịch Thẩm Thúy Hằng từng là một trong những ban kịch được yêu thích nhất ở Sài Gòn thời gian đó với các vở diễn: Người mẹ già, Suối tình, Đôi mắt bằng sứ... Trên sân khấu cải lương, Thẩm Thúy Hằng cũng được đánh giá cao với vai vũ nữ Cẩm Lệ trong vở Bóng chim tăm cá của đoàn Thanh Minh - Thanh Nga...
Sau 1975, Thẩm Thúy Hằng ở lại Việt Nam. Bà tiếp tục tham gia những bộ phim điện ảnh cách mạng như: Như thế là tội ác, Ngọn lửa Krông Jung, Hồ sơ một đám cưới, Đám cưới chạy tang, Cho cả ngày mai, Nơi gặp gỡ của tình yêu,...
Ở lĩnh vực sân khấu, Thẩm Thúy Hằng có những vai diễn đáng chú ý trong Cho tình yêu mai sau, Đôi bông tai, Hoa sim gai trắng, Biệt thự hoang tàn...
Trong sự nghiệp diễn xuất của mình, bà từng giành một số giải thưởng: Danh hiệu Hoa hậu Ảnh Toàn Châu Á (1964); Diễn viên xuất sắc Á châu tại Liên hoan phim Đài Bắc; Ảnh hậu Á châu trong Liên hoan phim Á châu tổ chức tại Hồng Kông và Đài Loan (năm 1972-1974); Giải Kim Khánh (Ảnh hậu Quốc Gia - 1973), Giải nữ diễn viên khả ái nhất tại LHP Moscow và Tasken tại Liên Xô (1982).
Vai diễn cuối cùng của Thẩm Thúy Hằng là vai Phồn Y trong vở Lôi Vũ của đoàn kịch Kim Cương. Sau đó, bà chọn ở ẩn và sống cuộc đời bình lặng trước khi qua đời.
