Lương Thùy Linh sinh ngày 15 tháng 8 năm 2000 tại Thành phố Cao Bằng, tỉnh Cao Bằng. Gia đình cô có 4 thành viên, bố là ông Lương Văn Hoạt, sĩ quan quân đội đã về hưu, mẹ là bà Nguyễn Thị Hương, Giám đốc Kho bạc Nhà nước tỉnh Cao Bằng cùng người em trai út tên Lương An Phúc.[1]
Cô là cựu học sinh chuyên Toán Trường Trung học phổ thông chuyên Cao Bằng. Từng được vinh danh là một trong những thí sinh Cao Bằng có số điểm thi cao nhất kì thi Trung học phổ thông quốc gia năm 2018 (tổng điểm 23,75 khối D01 với tổng hai môn Toán và Ngữ văn là 14,55, môn Tiếng Anh đạt 9,2 điểm) , Lương Thùy Linh trở thành sinh viên Trường Đại học Ngoại thương chuyên ngành Kinh tế đối ngoại, chương trình Chất lượng cao. Cô cũng từng là thành viên của đội tuyển Học sinh giỏi tiếng Anh của tỉnh dự thi cấp quốc gia và sở hữu chứng chỉ IELTS 7.5.[2] Lương Thùy Linh chính thức tốt nghiệp đại học với tấm bằng xuất sắc vào tháng 9 năm 2022 (GPA đạt 3.63/4.0).[3] Cô xác nhận trở thành trợ giảng tại Trường Đại học Đại Nam vào tháng 10 năm 2022.[4]
Trở về sau cuộc thi, cô tập trung nhiều vào việc học tập, bên cạnh đó cũng thường xuyên xuất hiện trên các sàn diễn thời trang và luôn đảm nhận ở các vị trí quan trọng như first face, vedette. Lương Thùy Linh cũng trở thành đại sứ thương hiệu của hàng loạt các nhãn hàng, sự kiện như: Casper, Sunshines Homes, nước hoa Charme, đại sứ Ngày của Phở, đại sứ Festival Hoa Đà Lạt,...
Năm 2021, Lương Thùy Linh được công bố là huấn luyện viên chương trình truyền hình thực tế The Next Face Vietnam[5], đây là lần đầu tiên cô thử sức và đảm nhận vai trò này kể từ khi đăng quang. Bên cạnh đó, cô cũng chuyển hướng sang kinh doanh khi thành lập và trở thành giám đốc thương hiệu thời trang mang tên Saccie vào tháng 6/2021[6](có vẻ thương hiệu đã dừng hoạt động từ tháng 12/2021)
Năm 2022, Lương Thùy Linh được chọn ngồi ghế ban giám khảo của cuộc thi Hoa hậu Thế giới Việt Nam[7].Cùng năm, cô cũng chính thức trở thành Đại sứ thương hiệu của Trường Đại học Đại Nam và trợ giảng tại khoa Quản trị kinh doanh – chuyên ngành Kinh doanh Quốc tế [8].
Xuất sắc vượt qua 38 thí sinh trong đêm chung kết, Lương Thùy Linh đã lên ngôi Hoa hậu Thế giới Việt Nam[9] vào ngày 3 tháng 8 năm 2019 được diễn ra tại Cocobay Đà Nẵng. Ngoài danh hiệu Hoa hậu, cô còn đạt các giải thưởng như: Top 3 Người đẹp Thời trang, Top 13 Người đẹp Tài năng, Top 8 Người đẹp Truyền thông và Top 5 Người đẹp Biển. Á hậu 1 thuộc về Nguyễn Hà Kiều Loan và Á hậu 2 là Nguyễn Tường San.
Danh hiệu hoa hậu là bước đệm đưa Lương Thùy Linh đến với Hoa hậu Thế giới 2019. Cô chính thức trở thành đại diện Việt Nam tham gia cuộc thi. Trải qua hơn 20 ngày thi đấu tại Luân Đôn, Anh Quốc, Thùy Linh đã xuất sắc đưa Việt Nam vào Top 12 chung cuộc cùng các giải thưởng phụ: Giải nhì phần thi Top Model, Top 10 Hoa hậu Nhân ái[10].