Năm 2008, Thùy Lâm đăng kí tham gia Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam và được chú ý ngay từ vòng loại với gương mặt nổi bật và số đo hình thể ấn tượng. Vượt qua nhiều ứng cử viên nặng ký, cô đã giành được chiếc vương miện mùa đầu tiên cùng 3 giải phụ: Hoa hậu tài năng, Người đẹp ứng xử hay nhất và Người đẹp được bình chọn nhiều nhất.
Sau đó Thùy Lâm được đại diện cho Việt Nam tham gia Miss Universe (Hoa hậu Hoàn vũ) 2008 được tổ chức ngay tại sân nhà. Với thành tích lọt vào Top 15 chung cuộc, mỹ nhân sinh năm 1987 trở thành cái tên được truyền thông săn đón, tuy nhiên cô lựa chọn trở thành người phụ nữ của gia đình, thực hiện thiên chức làm vợ, làm mẹ.
Năm 2010, Thuỳ Lâm kết hôn với Tiến sĩ Kinh tế Nguyễn Anh Tuấn, sau đó cô rời xa làng giải trí, dành nhiều thời gian để chăm sóc tổ ấm nhỏ. Cô hạ sinh quý tử đầu lòng năm 2010, đặt tên ở nhà là Su. 3 năm sau, nàng hậu sinh thêm một bé gái, tên thân mật là Mon.
Từ khi lập gia đình rồi sinh con, Thuỳ Lâm hiếm khi chia sẻ về cuộc sống riêng vì không muốn các bé bị ảnh hưởng khi có mẹ là người được công chúng biết đến. Tuy nhiên mới đây người đẹp gây chú ý khi đăng bức ảnh cô công chúa nhỏ nay đã lên 8 tuổi kèm dòng chữ "Iu em".
Không khó nhận ra bé Mon ngày càng cao lớn, phổng phao thấy rõ cùng khuôn mặt có nhiều đường nét giống hệt người mẹ nổi tiếng. Bạn bè, đồng nghiệp và người hâm mộ đều xuýt xoa trước vẻ đáng yêu và dành những lời khen "có cánh" cho bé: “Xinh y hệt mẹ”, “Đúng là tiểu mỹ nhân”, “Trộm vía mới lớn là trông mặt phúc hậu như mẹ”, “Miss Universe Vietnam 2035 là đây”, “Đẻ khéo quá, nét này của mẹ không lệch chút nào”…
Trước đó, tháng 5/2020, Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam 2008 từng đăng ảnh con gái lên trang cá nhân, chia sẻ khoảnh khắc cô bé làm dáng trước ống kính. Dù còn nhỏ nhưng Mon đã biết tạo nhiều biểu cảm khác nhau khiến mẹ phải thốt lên: "Bạn Mon 50 sắc thái".
Trong khi đó dù đã là mẹ 2 con và ở ẩn nhiều năm nhưng Thuỳ Lâm vẫn giữ được vóc dáng chuẩn chỉnh cùng nhan sắc được nhận xét là ngày càng mặn mà, gợi cảm. Được biết, công việc chính của Thuỳ Lâm hiện tại là kinh doanh và dành thời gian chăm sóc 2 nhóc tì. Kết hôn được hơn 10 năm nhưng đến nay Thuỳ Lâm vẫn được ông xã hết mực cưng chiều, yêu thương, chăm sóc. Cô tiết lộ mỗi lúc 2 vợ chồng rảnh rỗi đều dành thời gian cùng nhau đi du lịch để hâm nóng tình cảm.