Ngay từ những năm đầu theo đuổi nghệ thuật, Phạm Thị Thanh Thủy đã thể hiện khả năng hóa thân linh hoạt vào nhiều dạng nhân vật khác nhau. Trên truyền hình, chị tham gia nhiều bộ phim nổi tiếng và đảm nhận những vai diễn có cá tính riêng biệt.
Khán giả từng ấn tượng với vai Nữ Yêu Quái trong bộ phim "Trư Bát Giới" của đạo diễn Khải Hưng. Đây là một vai diễn đòi hỏi khả năng diễn xuất nội tâm cùng sự biến hóa trong hình thể, góp phần tạo nên màu sắc đặc biệt cho bộ phim.

Trong phim "Vụ Án Đêm Cuối Năm", chị vào vai người vợ của một trung úy trinh sát hình sự. Dù không phải vai chính, nhân vật của chị vẫn để lại nhiều cảm xúc bởi sự chân thực và đời thường. Tiếp đó, trong bộ phim "Gặp Cướp" thuộc chương trình truyền hình "Vì An Ninh Tổ Quốc" của đạo diễn Phạm Trung Tuấn, Phạm Thị Thanh Thủy đảm nhận vai nữ chính – người vợ của anh Cò, mang đến hình ảnh người phụ nữ giàu nghị lực và đức hy sinh.
Sự nghiệp truyền hình của chị tiếp tục ghi dấu với vai nữ y tá trong phim "Hoàng Hôn Xanh" của đạo diễn Nguyễn Hữu Luyện. Đặc biệt, chị được giao vai nữ chính Hương trong bộ phim dài hai tập "Sao Đổi Ngôi", cũng do đạo diễn Nguyễn Hữu Luyện thực hiện. Vai diễn đã cho thấy khả năng thể hiện tâm lý nhân vật sâu sắc và giàu cảm xúc của nữ nghệ sĩ.

Không ngại thử sức với những nhân vật có tính cách phức tạp, Phạm Thị Thanh Thủy tham gia phim "Giấc Mộng Không Thành" của đạo diễn Bùi Cường với vai chủ bán đề, một hình tượng gần gũi với đời sống xã hội. Trong phim "Vợ Chồng Chị Hòa", chị tiếp tục đảm nhận vai nữ chính Phai Tuyết, góp phần tạo nên sức hút cho tác phẩm.

Một trong những vai diễn phản diện đáng nhớ của chị là nhân vật trong phim "Giọt Nước Mắt Giữa Hai Thế Kỷ" do đạo diễn Trần Phương thực hiện. Hình ảnh người phụ nữ thực dụng, có mối quan hệ ngoài luồng với anh lái xe đã được chị thể hiện một cách sắc nét, cho thấy khả năng nhập vai đa chiều.
Khán giả cũng nhớ đến chị qua vai người mẹ của Quang trong bộ phim hai tập "Tứ Tử Trình Làng" của đạo diễn Nguyễn Hữu Luyện. Trong phim "Cảnh Sát iOT", đạo diễn Trọng Trinh đã giao cho chị vai bà chủ tiệm vàng – một nhân vật giàu màu sắc đời sống. Bên cạnh đó, vai nữ chính là chủ sạp vải trong bộ phim "Cầu Thang Nhà A6" tiếp tục khẳng định năng lực diễn xuất vững vàng của chị.

Ở phim "Hoa Xuyến Chi", chị hóa thân thành nhân vật bà Kim Anh với nhiều cung bậc cảm xúc. Trong "Chốn Quê" của đạo diễn Phạm Minh Tuấn, chị vào vai người ở với lối diễn xuất mộc mạc, chân thực. Dù là vai lớn hay nhỏ, chị đều dành trọn tâm huyết để tạo nên những nhân vật có sức sống riêng.
Không chỉ thành công trên màn ảnh nhỏ, Phạm Thị Thanh Thủy còn có nhiều dấu ấn đáng nhớ trên sân khấu kịch. Năm 1997, chị gây xúc động mạnh khi đảm nhận vai đứa trẻ câm điếc 12 tuổi trong vở kịch "Lời Thỉnh Cầu Của Mùa Xuân" do một đạo diễn người Australia dàn dựng. Đây là vai diễn đòi hỏi khả năng biểu đạt cảm xúc bằng hình thể và ánh mắt, nhận được sự đánh giá cao từ giới chuyên môn.

Năm 1998, trong thời gian theo học lớp Đại học Báo chí hệ đại chức của Hội Nhà báo Thành phố, chị tiếp tục tham gia vở kịch "Ma Túy Của Mỗi Người" dưới sự chỉ đạo của đạo diễn Xuân Huyền. Vai Hạnh – một nhân vật giàu tâm lý và mang thông điệp xã hội sâu sắc – đã giúp chị ghi thêm dấu ấn trong sự nghiệp sân khấu.
Với hàng chục vai diễn trên sân khấu và truyền hình, Nghệ sĩ Phạm Thị Thanh Thủy đã chứng minh khả năng lao động nghệ thuật nghiêm túc, bền bỉ và đầy trách nhiệm. Dù đảm nhận vai chính diện hay phản diện, vai chính hay vai phụ, chị luôn mang đến cho khán giả những cảm xúc chân thật và những hình tượng nhân vật đáng nhớ.
Hành trình nghệ thuật của Phạm Thị Thanh Thủy không chỉ là câu chuyện về tài năng mà còn là minh chứng cho tình yêu nghề sâu sắc, sự cống hiến không ngừng nghỉ đối với nghệ thuật nước nhà. Những dấu ấn mà chị để lại trên sân khấu và truyền hình sẽ luôn là những kỷ niệm đẹp trong lòng đồng nghiệp và khán giả yêu nghệ thuật.