Nguyễn Thu Hoài hiện đang là thành viên của CLB Ngân hàng Công thương. Vận động viên quê Thái Bình bắt đầu được HLV Nguyễn Thúy Oanh đào tạo và huấn luyện từ tháng 9/2013. Thu Hoài bắt đầu khoác áo đội tuyển bóng chuyền nữ Việt Nam từ năm 2019.
Những thành tích cá nhân đáng chú ý của Thu Hoài tính đến thời điểm này gồm chuyền hai triển vọng giải bóng chuyền trẻ toàn quốc 2015, Chuyền hai xuất sắc nhất U19 Đông Nam Á 2016; Miss áo dài VTV Bình Điền Cúp 2016; Vô địch trẻ toàn quốc 2015, 2016.
Tại SEA Games 31, Nguyễn Thu Hoài cũng có mặt trong thành phần đội tuyển bóng chuyền nữ Việt Nam dự giải.
Một số hình ảnh của Nguyễn Thu Hoài: