Theo Đại Việt sử ký toàn thư, bà được gọi là Trưởng công chúa (長公主), trong đoạn "Gả Thiên Thành Trưởng công chúa cho Trung Thành vương".[2] Xét theo chế độ danh vị, danh hiệu này là để chỉ chị em gái của Đương kim Hoàng đế. Điều này có nghĩa là Thiên Thành Trưởng công chúa dĩ nhiên là con gái Thái thượng hoàng, tức Trần Thái Tổ và là em gái của Trần Thái Tông. Theo Khâm định Việt sử thông giám cương mục và một số nguồn[3], bà cũng được thừa nhận là con gái của Trần Thái Tổ.
Dẫu vậy, vẫn có ý kiến cho rằng Thiên Thành công chúa là con gái Trần Thái Tông, chủ yếu dựa vào 4 cứ điểm:
Thứ nhất là dựa vào danh vị Trưởng công chúa, ý kiến này cho rằng cụm này ngầm ý bà là con gái lớn nhất của Trần Thái Tông. Trong Đại Việt sử ký toàn thư, Ngô Sĩ Liên nói: "Vì Đế (Thái Tông) đã bất chính trong đạo vợ chồng, cho nên người làm tôi con cũng bắt chước".[4] Cụm từ "tôi con" ở đây chắc chắn chỉ ra rằng Trần Hưng Đạo và Thiên Thành công chúa là phận "tôi con", suy ra Hưng Đạo vương và Thiên Thành công chúa phải vai vế bằng nhau mới có thể nói như vậy. Tuy nhiên, nguyên văn của "tôi con", theo lý luận trên, chính là "thần tử" (臣子), là danh phận cho bất cứ ai trong xã hội lúc bấy giờ, kể cả anh chị em, cho nên lý luận này không thể dùng để khẳng định công chúa là con của Trần Thái Tông.
Thứ hai, cũng dựa vào câu văn Con gái vua. Đây là câu của sử thần Ngô Sĩ Liên khi bàn về chuyện này, có đoạn: "Con gái vua lấy kẻ bề dưới tất phải sai chư hầu cùng họ đứng ra làm chủ hôn theo lễ phải thế".[5] Lập luận này cho rằng, "Con gái vua" ở đây có thể chỉ Thiên Thành công chúa chính là con gái Trần Thái Tông, vì nếu là con gái Thái thượng hoàng Trần Thừa thì phải là "con gái thượng hoàng" chứ không phải "con gái vua". Tuy nhiên, câu này nguyên văn là "Vương cơ hạ giá tất sử đồng tính chư hầu chủ chi",[6] tức Ngô Sĩ Liên trích lại quy chế thời Chu, mượn ý con gái Thiên tử nói chung hạ giá như thế nào. Có thể nói Thiên Thành công chúa xét ra con gái của Thái thượng hoàng vẫn còn hợp lý, vì dẫu sao thì Thái thượng hoàng cũng là Hoàng đế, và Thiên Thành công chúa vô luận con gái người nào, danh chính ngôn thuận vẫn là Hoàng nữ, là con gái của Thiên tử nói chung. Tuy nhiên Trần Thừa chỉ được tôn làm Thái thượng hoàng chứ chưa làm Hoàng đế một ngày nào.
Thứ ba, các cuộc hôn nhân nội tộc của nhà Trần đều là cùng thế hệ (anh chị em họ kết hôn với nhau), không thấy hôn nhân khác thế hệ (cháu lấy cô/chú/bác), cho thấy tuy kết hôn nội tộc nhưng họ Trần vẫn đặt ra quy tắc "phân định thế hệ" để không làm rối loạn quan hệ họ hàng (để tránh việc anh em lại trở thành bố vợ - con rể của nhau). Như vậy, Thiên Thành phải là con của Thái Tông thì việc gả cho Trần Hưng Đạo mới không vi phạm quy tắc này.
Thứ tư, sử ghi rõ là đầu năm 1251, Trần Thái Tông muốn gả công chúa cho Trung Thành vương. Độ tuổi kết hôn thời đó của nữ là 15 - 16 tuổi, suy ra Thiên Thành sinh vào khoảng năm 1235 - 1236, trong khi Thái thượng hoàng Trần Thừa đã qua đời vào tháng 2/1234.
Kết quả Thiên Thành công chúa là con gái của ai, vẫn hoàn toàn không cách nào khẳng định được với cứ liệu hiện tại. Nếu Thiên Thành công chúa là con gái Trần Thái Tổ, đối với người chồng Trần Hưng Đạo thì bà là cô ruột trong gia tộc. Nếu Thiên Thành công chúa là con gái của Trần Thái Tông, theo vai vế trong gia tộc thì bà là em họ của Trần Hưng Đạo.
Trần Thái Tông ban đầu định gả bà cho Trung Thành vương (khuyết danh), con trai Nhân Đạo vương (khuyết danh) vào đầu năm Nguyên Phong thứ nhất (1251). Tuy nhiên, việc hôn nhân này không thành và bà lấy Trần Quốc Tuấn.
Tân Hợi, [Thiên Ứng Chính Bình] năm thứ 20 [1251]... Mùa xuân, tháng 1, đổi nguyên hiệu là Nguyên Phong (năm thứ 1).... Gả trưởng công chúa Thiên Thành cho Trung Thành Vương (không rõ tên). Con trai Yên Sinh Vương là Quốc Tuấn cướp lấy. Công chúa về với Quốc Tuấn. Ngày 15 tháng ấy, vua mở hội lớn 7 ngày đêm, bày các tranh về lễ kết tóc và nhiều trò chơi cho người trong triều ngoài nội đến xem, ý muốn cho công chúa Thiên Thành làm lễ kết tóc với Trung Thành Vương. Trước đó, vua cho công chúa Thiên Thành đến ở trong dinh Nhân Đạo Vương (Nhân Đạo Vương là cha Trung Thành Vương). Quốc Tuấn muốn lấy công chúa Thiên Thành, nhưng không làm thế nào được, mới nhân ban đêm lẻn vào chỗ ở của công chúa thông dâm.
Tân Hợi, năm Nguyên Phong thứ 1 (1251) tháng 2... Đem Thiên Thành công chúa gả cho Trung Thành vương. Sau công chúa lại về với Quốc Tuấn. Đã hứa gả công chúa cho Trung Thành vương, định đến ngày rằm tháng này (tức tháng 2) làm lễ "hợp kết", nhà vua nhân việc này mở hội bảy ngày đêm, bày các đồ quý báu và nhiều trò chơi vui để cho trong triều đình, ngoài dân gian được chơi xem. Trước ngày cưới, nhà vua cho công chúa sang ở nhà của Nhân Đạo vương; đương đêm, Quốc Tuấn lẻn vào tư thông với công chúa.
”
Cuối cùng, theo Đại Việt sử ký toàn thư, mẹ nuôi của Trần Quốc Tuấn là Thụy Bà Công chúa[7] đã phải dâng 10 mâm vàng sống để đền bù. Thái Tông cũng đành đem 2000 mẫu ruộng ở phủ Ứng Thiên[8] để đền sính vật cho Trung Thành vương.
Thiên Thành công chúa qua đời vào ngày 28 tháng 9 năm 1288, trong khoảng thời gian Đại Việt giao tranh với quân đội nhà Nguyên vừa kết thúc, không rõ bao nhiêu tuổi. Nhà Trần thụy phong bà thành Nguyên Từ Quốc mẫu (元慈國母), ngang với Linh Từ Quốc mẫu lúc bấy giờ. Về sau, dân chúng lập đền thờ phụng bà, bà được thờ cùng Trần Hưng Đạo ở di tích chùa Đẩu Long, thành phố Hoa Lư. và Đèn Nhà Bà ở Làng Tùy Hối xã Gia Tân huyện Gia viễn Tỉnh Ninh Bình phụng thờ Bà và Trần Quốc Tảng .
Ngày nay, tại khu vực hậu cứ Vạn Kiếp thuộc làng Trung Quê, xã Lê Lợi, thành phố Chí Linh, tỉnh Hải Dương, nhiều địa danh còn lại đều gợi cho chúng ta dấu tích về việc xây dựng các cơ sở quân doanh phục vụ kháng chiến, gắn với tên tuổi của bà như: Bãi Thảo (nơi cất giữ lương thảo), Hố Chuối, Bến Tắm...
Làng Trung Quê hiện còn đền thờ Quốc Mẫu Thiên Thành được xây dựng từ thời Lê. Người dân làng vẫn nhắc nhớ câu:
Hyouka (氷菓 - Băng Quả) hay còn có tên là "Kotenbu" (古典部 - Cổ Điển Hội) là 1 series light novel được sáng tác bởi nhà văn Honobu Yonezawa và phát hành bởi nhà xuất bản Kadokawa Shoten