Lea Katherine Thompson 31 Mayıs 1961'de Rochester, Minnesota'da doğdu. Beş çocuğun en küçüğüdür. Anne ve babası Barbara ve Cliff Thompson'dır. Tüm kardeşleri kendisinden çok daha büyük olduğu için, Lea ikiden fazla ebeveyni varmış gibi göründüğünü söylüyor. Aile Starlight motelinde yaşıyordu ve tüm çocuklar bir odayı paylaşıyordu. Lea'nın babası Minneapolis'te bir iş bulup aile oraya taşındığında aile için işler yoluna girmeye başladı. Lea altı yaşındayken anne ve babası boşandı ve annesi aileyi geçindirmeye karar verdi. Annesinin o zamanlar alkol bağımlısı olduğu düşünüldüğünde bu pek de kolay bir iş değildi. İçkiyi bırakacak gücü bulduğunda, Lea ve kardeşlerine destek olmak için bir barda piyano çalıp şarkı söyleyerek işe başladı. Lea yedi yaşındayken annesi yeniden evlendi. Lea küçüklüğünden beri dans etmeyi, daha doğrusu bale yapmayı çok seviyordu. Her gün üç ila dört saat pratik yapardı. İlk rolü "The Nutcracker"'da bir fareydi. Lea on dört yaşına geldiğinde Minnesota Dans Tiyatrosu, Pennsylvania Bale Topluluğu ve The Ballet Repertory gibi sahnelerde 45'ten fazla balede rol aldı. Amerikan Bale Tiyatrosu ve San Francisco Balesi'nden burs kazandı. On dokuz yaşındayken Mikhail Baryshnikov'un seçmelerine katıldı ve Baryshnikov daha sonra ona "güzel bir dansçı... ama çok tıknaz olduğunu söyledi." Lea hayallerinin yıkıldığını biliyordu. O noktada oyunculuğa yönelmeye karar verdi. Garson olarak çalışmaya başladı, ayrıca 22 Burger King reklamı ve birkaç Twix reklamı yaptı. Bu roller için mükemmeldi çünkü Orta Batı'dan gelen sıradan bir sokak kızıydı. Onu tanıyan herkes, bağımsız olmaya ve sisteme karşı savaşmaya çalışan bu kadar farklı biri olduğuna ve hala da öyle olduğuna inanamıyor. 1982 yılında Lea, "Murder, Anyone "olarak bilinen bir tür bilgisayar oyunu veya interaktif film yaptı. İlk rolü Jaws 3 (1983) filminde su kayağı tavşanı olarak oynadı, ancak yüzme veya kayak yapamıyordu, ki hala yapamıyor! Orada, nişanlısı ve oyunculuk koçu olan Dennis Quaid ile tanıştı. Bir sonraki rolü, Tom Cruise'la karşılıklı oynadığı All the Right Moves (1983) filmiydi. Yönetmen Michael Chapman performansından o kadar hayal kırıklığına uğradı ki neredeyse onu kovuyordu. Lea 1983 ve 1984 yılları arasında Kızıl şafak (1984), The Wild Life (1984) ve Going Undercover (nam-ı diğer Yellow Pages (1985)) gibi diğer "teen" filmlerinde rol aldı ve bu filmlerde yürüyebilen ve konuşabilen herhangi birini kullanabildikleri için şanslı olduğuna inanıyor! Lea'nın bilinen en büyük başarısı ve büyük çıkışı, ilk Geleceğe Dönüş (1985) ile geldi. Bu film 1985 yılının en büyük hiti oldu ve Lea bir anda en çok aranan oyuncu haline geldi. Üstlenmek istediği herhangi bir rolü seçebilirdi. Ördek Howard'ı (1986) seçti. Bir George Lucas yapımı olmasına rağmen, eleştirmenler filmi ve Lea'yı geri çevirdi. Daha sonra yönetmen Howard Deutch, Harika Şeyler (1987) adlı filminde Lea'ya rol teklif etti ama Lea reddetti. Yönetmenin ısrarları üzerine yeniden düşündü. En iyi genç kadın oyuncu dalında Genç Sanatçı Ödülü'nü kazandı. Çekimler sırasında Howard ve Lea birbirlerine aşık oldular ve Lea Dennis'ten ayrıldı. Daha sonra, bir gençten ziyade bir kadın olarak ilk filmi olan Yalnızlık Büyücüsü'nü (1988) çekmeye devam etti. Lea daha sonra Geleceğe Dönüş 2 (1989) ve Tales from the Crypt'in (1989) bir bölümünü çekti. Daha sonra Howard Deutch ile evlendi. Geleceğe Dönüş 3 (1990), Montana (1990) ve Article 99 (1992) filmlerinin çekimlerine devam etti. Lea daha sonra ilk çocuğu Madelyn Deutch'la evde kalmak için ara verdi. 1993'te sadece kendini oynadığını söylediği Afacan Dennis'te oyunculuğa geri döndü. Ardından Beverly Hills Magandaları (1993), Stolen Babies (1993), Küçük afacanlar (1994) ve The Substitute Wife (1994) geldi. 1994 yılında ikinci çocuğu Zoey Deutch dünyaya geldi. Lea daha sonra The Unspoken Truth (1995) filminin çekimlerine başladı. İşte o zaman kendisine ilk kez yeni bir NBC sitcom'u olan Caroline in the City'nin (1995) senaryosu verildi. Bu muhtemelen Lea'nın verdiği en iyi karardı. Yeni bir sitcom'da en iyi kadın oyuncu dalında People's Choice Ödülü'nü kazandı. Ne yazık ki, NBC'nin tüm sorunlarıyla birlikte, Caroline in the City (1995) giderek daha kötü bir zaman dilimine taşınmaya devam etti ve korkunç reytingler aldı. Dizi sadece dört sezon sonra sona erdi. Yaratıcıların kötü fikirleri (Julia, vb.) de yardımcı olmadı.Lea hızla The Right to Remain Silent (1996), The Unknown Cyclist (1998) ve A Will of Their Own'a (1998) geçti. Ayrıca Sıkı Dostlar (1994), The One with the Baby on the Bus (1995) bölümlerinde "Caroline Duffy," ve The Larry Sanders Show'da (1992) konuk oyuncu olarak rol aldı. Lea ayrıca "Cabaret'te "Sally Bowles" rolünü oynamak da dahil olmak üzere bazı sahne çalışmaları da yaptı." Gösteri turneye çıktı ve Broadway'de de yer aldı. Daha sonra Los Angeles'ta "The Vagina Monologues" adlı dizide başsavcı yardımcısı olarak dramatik bir rol üstlendi, "Camille Paris," For the People (2002).Thompson 30'dan fazla filmde, 25 televizyon filminde, 4 televizyon dizisinde, 20'den fazla balede rol aldı ve Broadway'de "Cabaret." Lea şu anda ABC Family'nin Peabody Ödüllü hit dizisi "Switched at Birth," de rol alıyor ve yönetmenlik yapıyor. Lea'nın film kredileri şunlardır: "All the Right Moves," "Red Dawn," "Some Kind of Wonderful," "The Beverly Hillbillies," "Howard The Duck," (yıldız ve vokaller) Clint Eastwood's "J. Edgar," 2014 Sundance'in gözdesi Ping Pong Summer (2014), Nicolas Cage'in oynadığı Fliegen (2005) ve kızı Madelyn Deutch tarafından yazılan The Year of Spectacular Men (2017). Thompson, Dancing with the Stars'ın 19. sezonunda (2005) uluslararası Mirrorball Trophy sahibi Artem Chigvintsev ile birlikte yarışmış ve altıncı olmuştur.Lea, Los Angeles'ta otuz yılı aşkın süredir evli olduğu film/televizyon yönetmeni Howard Deutch ve iki yetenekli kızı Madelyn ve Zoey Deutch'un yanı sıra çok sayıda köpek, balık, at, tavuk, kedi, kaplumbağa ve papağanla birlikte yaşamaktadır. Meme kanseri, akıl sağlığı ve Alzheimer hayır kurumlarını desteklemekte ve sık sık bu kurumlarda sahne almaktadır. Lea şu anda ilk deneme kitabını yazmaktadır.