El nombre de Thora proviene de Thor, el dios nórdico de la luz. Thora Birch tenía claro desde muy pequeña que quería ser actriz. Utilizando únicamente su primer nombre, Birch se las ingenió para obtener trabajos en televisión, primero como actriz de comerciales y, posteriormente, como actriz de comedias. Apareció en la serie "Day by Day" interpretando a Molly. Sin embargo, sería otro personaje precisamente llamado Molly el que la haría atraer la atención del público. Fue en la película de 1988 "The Purple People Eater". Por su interpretación en este filme, Thora fue galardonada con un Premio "Youth in Film". Tras esta experiencia, Birch intervino en la serie de televisión "Parenthood". Fue en ese momento cuando la actriz, antes conocida como Thora, decidió añadir el apellido Birch a su nombre. Esta incorporación de su apellido a su nombre artístico le trajo suerte, ya que las buenas nuevas se sucedieron en su vida. Pronto obtuvo el papel en la película de Don Johnsony Melanie Griffith"Paradise", en la que también actuaba Elijah Woood. Sus siguientes intervenciones se produjeron en las adaptaciones de las novelas de Tom Clancy "Patriot Games" y "Clear and Present Danger". Al mismo tiempo, Birch aparecía en películas familiares como "Hocus Pocus and Monkey Trouble" Thora dejaba de ser una niña y llegó el momento de protagonizar su primer papel como adolescente en "Now and Then", donde trabajó con Gaby Hoffman, Christina Ricciy Devon Sawa Igualmente apareció en la aventura épica "Alaska" junto al atractivo Vincent Kartheiser. Durante un tiempo, Birch desapareció de la industria. No se sabe el motivo. Quizá las propuestas no le llegaran o quizá ella decidió tomarse un descanso. Sin embargo, su carrera y su fama se mantenían a la espera. Thora finalmente reapareció en el mapa de Hollywood. Tras completar una película para televisión llamada "Night Ride Home", llegó su gran papel en la afamada y premiada película "American Beauty", en la que interpretaba a la callada y acomplejada hija de Annette Beningy Kevin Spacey La película fue la favorita, tanto de la audiencia como de las críticas, consiguiendo varios Oscar. Thora y su compañera de reparto, la joven actriz Mena Suvari fueron calificadas por los críticos como dos de las más prometedoras estrellas de su generación. En el año 2002, Birch fue nominada para un Golden Globe por su interpretación en la película "Ghost World", filmada en el año 2001. Tras esta película hizo algunas intervenciones en televisión antes de retornar a la gran pantalla con "Silver City", filmada en el 2004.