Nghệ sĩ Nhân dân (NSND) Tường Vi sinh năm 1938 tại Tam Kỳ, Quảng Nam trong một gia đình có cha làm nhà giáo. Sau khi bà ngoại mất vì trúng bom đạn, Tường Vi quyết định xin nhập ngũ, sau đó trở thành y tá tại Viện quân y 108. Được phát hiện năng khiếu bẩm sinh, năm 1956, bà chuyển sang đoàn ca múa Tổng cục chính trị và bắt đầu học thanh nhạc.
Năm 1962, nữ nghệ sĩ thi đỗ vào Khoa thanh nhạc Nhạc viện Hà Nội và tốt nghiệp vào năm 1967. Tới năm 1974, bà theo học 4 năm tại nhạc viện Sofia, Bulgaria. Nhờ đó, NSND Tường Vi được đào tạo bài bản về thanh nhạc, nắm vững các kỹ thuật thanh nhạc cổ điển phức tạp.
Trong những năm chiến tranh, nữ ca sĩ theo đoàn văn công đi biểu diễn nhiều nơi trên các chiến trường, dùng tiếng hát át tiếng bom. Bà cũng thu âm nhiều và nổi tiếng trên sóng phát thanh của Đài Tiếng nói Việt Nam với nhiều ca khúc bất hủ như: Tiếng đàn Ta Lư; Em là hoa Pơ Lang; Người con gái sông La; Cánh chim báo tin vui; Người lái đò trên sông Pô Cô; Bóng cây Kơ-nia; Suối Lenin… Tiếng hát của nữ nghệ sĩ đa dạng, thể hiện được nhiều dòng nhạc, từ bán cổ điển, cách mạng tới dân ca.
Trong số các ca khúc nổi tiếng của NSND Tường Vy, không thể không kể tới Cô gái vót chông. Dù không phải người đầu tiên thể hiện ca khúc, nhưng chính NSND Tường Vi đã đưa tác phẩm này lên một đỉnh cao mới, không chỉ khiến giới chuyên môn thán phục mà công chúng cũng say mê, yêu thích. Ca khúc gắn liền với tên tuổi bà suốt nhiều năm liền, làm nổi bật những ưu điểm của chất giọng nữ cao màu sắc trữ tình (lirico coloratura soprano), một loại giọng hiếm hoi trong làng âm nhạc Việt Nam.
Với tiếng hát trời phú và điêu luyện, bà còn được chọn đi biểu diễn nhiều nước trên thế giới như như Liên Xô, Ba Lan, Chile, Cuba... Bà cũng là một trong số ít ca sĩ được nhiều lần biểu diễn trước Chủ tịch Hồ Chí Minh.
Ngoài ca hát, NSND Tường Vi cũng là một nhạc sĩ. Bà sáng tác nhiều ca khúc như: Phi đội ta xuất kích; Quê hương anh là biển cả; Em lắng nghe tiếng đời... Ngoài nhạc cách mạng, bà còn sáng tác cả nhạc thiếu nhi như: Đời cho em những nốt nhạc vui; Trái tim ơi đừng buồn; Ước mơ của bé là hoà bình... Năm 1993, bà được phong tặng danh hiệu Nghệ sĩ Nhân dân. Bà còn được Nhà nước tặng Huân chương Lao động hạng Ba, Huân chương Chiến công hạng Nhì, Huân chương Kháng chiến hạng Nhất.
NSND Tường Vi từng kết hôn với nhạc sĩ Trần Chương, tuy nhiên hai người ly dị sau cuộc hôn nhân kéo dài 20 năm. Bà có một người con trai là nhạc sĩ Trần Hùng (sinh 1967), hiện đang sống ở Mỹ, từng là chồng của ca sĩ Ngọc Anh - một giọng ca đình đám của làng nhạc Việt.
Ở tuổi 86, NSND Tường Vi đã suy giảm nhiều về sức khoẻ khi bị bệnh tiểu đường mỗi lúc nặng thêm dẫn đến biến chứng suy thận. Lâu nay, bà sống lặng lẽ, ít xuất hiện trên truyền thông. Tuy đã chia tay với Trần Hùng và xây dựng gia đình mới, nhưng nhiều năm nay, ca sĩ Ngọc Anh vẫn qua lại thăm mẹ chồng cũ mỗi lần có dịp về nước biểu diễn.
Nói về NSND Tường Vy, Ngọc Anh từng thổ lộ: "Tôi vẫn gọi mẹ là mẹ. Mẹ đâu có lỗi gì trong chuyện của thế hệ sau. Có chăng chúng ta phải xin lỗi mẹ vì đã không ở bên nhau trọn vẹn. Tôi may mắn vì đến giờ phút này, mẹ chồng cũ vẫn còn minh mẫn, yêu thương tôi. Tôi mong niềm hạnh phúc này kéo dài lâu hơn nữa". Ngọc Anh cũng chia sẻ, đầu năm 2023, cô đưa con trai - Ben Trần đến thăm bà tại viện điều dưỡng. Các y tá kể bà thường xem các chương trình con dâu hát, khoe với mọi người về cô.
NSND Tường Vi cũng từng kể: Khi Ngọc Anh mới về làm dâu, hai mẹ con chưa hòa hợp bởi tính cách khác biệt. Tường Vi vốn là ca sĩ quân đội, trang phục, tác phong nghiêm cẩn, trong khi con dâu bà quá hiện đại. Thế nhưng hai mẹ con ngày một hiểu nhau, có thể tâm sự mọi chuyện vui buồn trong cuộc sống.