Dương Trương Thiên Lý sinh năm 1989 trong một gia đình có bố làm giảng viên đại học còn mẹ là bác sĩ chuyên khoa mắt.
Ngay từ khi ngồi trên ghế nhà trường, cô đã được thầy cô và bạn bè chú ý khi sở hữu gương mặt khả ái, thành tích học tập ấn tượng. Cũng trong thời điểm chưa nổi tiếng, Thiên Lý từng sang Mỹ du học chuyên ngành truyền thông.
Dương Trương Thiên Lý từng đạt danh hiệu á hậu 2 "Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam" mùa đầu tiên và đại diện quốc gia dự thi "Miss World - Hoa hậu thế giới 2008".
Năm 2008, cô thu hút sự quan tâm khi tham gia "Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam" mùa đầu tiên. Ngay từ những vòng thi đầu tiên, mỹ nhân 8x đã được đánh giá cao với sở hữu sắc vóc hài hòa, sự tự tin và thành thạo nhiều ngoại ngữ như: Anh, Pháp...
Đến đêm chung kết xếp hạng, cô được xướng tên ở ngôi vị á hậu 2 còn Võ Hoàng Yến giành vị trí á hậu 1 và Thùy Lâm đăng quang hoa hậu.
Sau khi đạt danh hiệu cấp quốc gia, Thiên Lý được đề cử tham dự "Miss World - Hoa hậu thế giới" được tổ chức tại Nam Phi.
Cũng gây ấn tượng ít nhiều với bạn bè quốc tế, song cô không lọt Top 15 chung cuộc mà chỉ thắng giải phụ "Hoa hậu được yêu thích nhất".
Khi trở về Việt Nam, Thiên Lý hoạt động nghệ thuật cầm chừng và dành nhiều thời gian để hoàn thiện hình ảnh, kĩ năng của bản thân.
Vào tháng 8/2011, làng giải trí xôn xao khi cô lên xe hoa với doanh nhân Nguyễn Quốc Toàn hay thường được gọi với tên là Tony Toàn.
Người bạn đời lớn hơn Thiên Lý đến 19 tuổi là Việt kiều Canada và cũng là con trai đại gia Trần Thị Hường (Tư Hường) - từng là chủ ngân hàng Nam Á, tập đoàn Hoàn Cầu...
Sau khi bước vào hào môn, Thiên Lý dành phần lớn thời gian để vun vén tổ ấm và sinh con. Bắt đầu từ năm 2013, cô mới tái xuất khi đảm nhận vai trò giám đốc quốc gia của "Miss Universe" tại Việt Nam.
Đồng thời từ năm 2015, cô cũng trở thành người phụ nữ quyền lực khi đứng ra tổ chức lại "Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam". Trong 2 mùa giải 2015 và 2017, Thiên Lý thường xuyên xuất hiện và đồng hành với mọi hoạt động của cuộc thi.
Cùng với BTC và dàn giám khảo uy tín, nhiều kinh nghiệm, cô đã tìm ra được 2 hoa hậu đình đám cho nhan sắc Việt là: Phạm Hương (mùa giải 2015 - pv) và H’Hen Niê (mùa giải 2017 - pv).
Nhưng cũng trong suốt quãng thời gian xuất hiện rầm rộ nhất, Thiên Lý rất hạn chế nhắc về người bạn đời, thậm chí không sánh đôi với ông xã trong bất kì sự kiện nào.
Đến mùa giải thứ 4 của "Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam" (năm 2019 - pv), cô "mất tích" một cách bí ẩn khi vai trò giám đốc quốc gia được giao cho người khác.
Cả các hoạt động bên lề đến vòng chung kết, truyền thông và khán giả cũng không thấy cô lộ diện. Hiện tại cuộc thi "Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam" mùa 5 đã chính thức khởi động và Thiên Lý tiếp tục vắng mặt trong danh sách BTC.
Thiên Lý từng nhiều năm làm giám đốc quốc gia "Miss Universe" tại Việt Nam và cũng là nàng hậu được rất nhiều sao Việt, người đẹp đình đám kính nể.
Khoảng 2 năm trở lại đây, cô sống kín tiếng đến khó hiểu.