Thelma Todd est née le 29 juillet 1906 dans une famille modeste à Lawrence dans l'État du Massachusetts aux États-Unis. Son père James Shaw Todd était irlandais tandis que sa mère, Alice Elizabeth (née Edwards) était canadienne. Elle avait un frère aîné, William.

Excellent élève, à 18 ans, elle est diplômée de l'École Normale Lowell, une école de formation des enseignants, ses très bons résultats scolaire la destinaient à devenir professeur d’école. Cependant le destin en décida autrement, lorsque sa maman poussa sa jeune fille à participer à divers concours de beauté. En 1925 elle remporte le titre de Miss Massachusetts et rate de peu le titre de Miss América.

Repérée dans un magazine par le producteur Jesse L. Lasky ce dernier l’invite à se rendre à Hollywood. Après s’être formée à l’école de formation d’acteurs nouvellement créée, la Paramount Acting School, elle tourne son premier film aux cotés d’Adolphe Menjou dans « Bel âge » (1926) de Sam Wood.

Suivi d’un western de John Waters « Nevada » (1927) avec Gary Cooper dans le rôle titre. Après un dizaine de films muets en 1928, pas toujours crédités, Thelma Todd, l’une des rares actrices du muet à posséder une belle voix claire, réussit la transition vers les talkies-walkies.

En 1929, elle quitte la Paramount et intègre les studios Hal Roach. Elle obtient un contrat de cinq ans avec une clause assez particulière, si Thelma prenait cinq kilos de plus, le studio se réservait le droit de la licencier. Dès cet instant, elle commence à prendre des pilules diététiques dans l’espoir de perdre du poids.

Cette accoutumance la rend euphorique et enjouée, ce qui conduit les studios à l’associer aux stars du cinéma burlesques tels que Chester Conklin, Harry Langdon, Buster Keaton, les Marx Brothers, et bien sûr au duo Stan Laurel et Oliver Hardy et James Finlayson.

Elle joue également plusieurs fois en co-vedette avec Charley Chase, citons ; le court métrage « Dollar Dizzy » (1930) de James W. Horne, Charley et Thelma sont millionnaires, chacun essayant d'échapper aux prétendants qui essaient de les épouser pour leur argent et l’on assiste à une succession de gags burlesques avec James Finlayson et Edgar Kennedy ; suivi de « All teed up » d’Edgar Kennedy, Charley Chase décide de se mettre au golf, il rencontre la fille du président d’un club de golf (Thelma Todd), elle l'invite à jouer au golf au country club, Charley est tellement maladroit qui ne fait que déclencher l’hilarité autour de lui.

Dans « Plus lâche que lâche » (1930) de James W. Horne, Charley Chase doit divertir M. Henderson (Dell Henderson) l'un des plus gros clients de son patron avec une gentille dame (Dorothy Granger), sans trop rien dire à sa fiancée (Thelma Todd) qui suspicieuse décide de l'accompagner, mais lors du diner, voilà qu'Henderson préfère se distraire avec Thelma qui en profite pour se venger, elle commence à flirter avec Henderson en lui pinçant la joue, en se blottissant contre lui et finalement en l'embrassant sur la joue, un enchainement de quiproquos qui provoque de nombreuses scènes comiques.

De 1931 à 1932, elle a réalisé 17 courts métrages sous la direction de Hal Roach qui l’associe à Zasu Pitts, formant ainsi un tandem version féminin inspiré du duo Laurel et Hardy, des courts métrages où les pires mésaventures les attentent, Thelma est plutôt calme et charmante, face aux maladresses de sa partenaire, puis elle est associée Patsy Kelly, dans un registre tout aussi farfelu comme « Backs to nature » (1933) de Gus Meins, où pour ce détendre les filles décident de faire du camping, après bien des difficultés à installer la tente, Patsy coupe un arbre pour le feu, il tombe sur la tente avec Thelma dedans, puis pour échapper à un ours menaçant. elles grimpent en petite tenue dans un arbre ; et dans « Bum voyage » (1933) de Nick Grinde, c’est la panique à bord du bateau lorsqu'elles découvrent que leur cabine est habité par un gorille .

Elle joue aussi avec les Marx Brothers notamment dans « Monnaie de singe » (1931) de Norman Z. McLeod, au cours d'une traversée transatlantique, les frères Marx énervent tout le monde à bord avec leurs pitreries , dans une scène, Groucho romance et danse avec Lucille (Thelma Todd) jusqu'à ce qu'il soit attrapé et menacé par son mari furieux (Harry Woods); dans « Plumes de cheval » (1932) de Norman Z. McLeod, la pauvre veuve d'université Connie Bailey, (Thelma Todd) est constamment poursuivie et se fait littéralement courtiser par les frères à un moment ou à un autre du film.

En 1932, elle épouse Pat DiCicco, un producteur, agent et aussi un petit gangster, un mariage difficile, ponctué de fréquents épisodes de violence domestique, ils ont divorcé en 1934.

Puis c’est le célèbre « Fra Diavolo » (1933) de Hal Roach, elle forme un couple d’aristocrates avec James Finlayson, où Dennis King, dans le rôle titre, engage deux petits truands Laurel et Hardy, alias Ollio et Stanlio pour dérober leurs bijoux, mais nos deux bouffons accumulent tellement de gaffes que le cambriolage échoue.

En 1934, elle tourne une dizaine de courts métrages avec le réalisateur Gus Meins dont « Soupe et poisson » où Thelma et Patsy deux coiffeuses sont invitées à une fête de grande classe, Thelma essaie de se comporter de manière raffinée, mais Patsy bouleverse la fête avec ses gadgets et ses farces qui font bien sûr des ravages.

Dans « One horse farmers « Thelma et Patsy achètent une ferme, ils se rendent sur place avec vache cochons et canards, mais à leur grande surprise, la ferme ressemble plutôt à une cabane en bois sur un tas de sable, la scène la plus mémorable est lorsqu’une tempête de sable fait virevolter la baraque sur un axe, projette les filles à l'intérieur dans toutes les directions, elles réussissent à s'échapper sur le toit par une trappe et découvrent que la bicoque est à moitié ensevelie dans le sable.

A contre emploi de ses rôles comiques (Thelma Todd a rarement été sollicitée pour un rôle dramatique), dans « Le danseur masqué » (1935) de Leo Bulgakov, Jerry (George Murphy) un danseur, faussement condamné s'évade de prison et se cache avec une jolie chorine Anne (Nancy Carroll), les deux deviennent une équipe de danse populaire et vont connaitre la célébrité, mais son ex-partenaire de danse (Thelma Todd) folle de jalousie le dénonce, Jerry retourne en prison, Anne lui promet de l'attendre.

Elle est la Reine des Gitans dans « La bohémienne » (1935) de James W. Horne, dans une troupe de bohémiens dont Laurel et Hardy, une paire de coquins tziganes dans la Bohême du XVIIe siècle, insultés par un riche châtelain, ils enlèvent sa fille unique et en font une gitane et bien sûr tout s’enchaine sur des situations cocasses.

Thelma Todd était une personne très équilibrée, afin de garantir un revenu régulier une fois sa carrière d'actrice terminée, en août 1934, elle ouvre un café en association avec son petit ami Roland West dans le secteur de Pacific Palisades, qu'elle baptise Thelma Todd's Sidewalk Cafe et s'installe dans un appartement situé au-dessus.

Le 16 décembre 1935, l’actrice est retrouvée sans vie dans sa voiture, recroquevillée sur la banquette avant, dans le garage de l'ex-actrice Jewel Carmen, l’ex-épouse du compagnon et associé de Thelma, Roland West. Le Jury, après des semaines de preuves contradictoires, rendit un étrange verdict : décès par intoxication au monoxyde de carbone, malgré certains détails, comme du sang sur le visage et sur sa robe, la lèvre fendue, le nez cassé et une dent manquante, des preuves difficilement compatibles avec une simple asphyxie.

Pour la police, la piste la plus sérieuse serait la mafia, Pat DiCicco, son ex mari, était en réalité un bras droit de la mafia celui du boss Charles Luciano, un des parrains de la mafia new-yorkaise. Pat DiCicco aurait tenté, avec Luciano, d'utiliser son café comme porte d'entrée d'un trafic de stupéfiants et de jeux illégaux ce qu'elle refusa.

Sans preuves réelles, toutes les spéculations partirent en fumée. La malheureuse fut rapidement incinérée, ce qui rendit une seconde autopsie impossible et l’enquête fut classé. Thelma Todd avait légué ses biens à sa mère qui garda les cendres de sa fille jusqu'à son propre décès.

L’une des plus belles stars de la capitale du cinéma qui fut surnommée la Blonde Ice Cream (la crème) quitta ce monde à l’âge de 30 ans. Qui tua Thelma Todd ? accident, suicide ou assassinat encore une affaire non résolue. Selon certaines sources en 1952, sur son lit de mort, le petit ami de Thelma, Roland West, a avoué à son ami Chester Morris que c'était lui qui avait réellement assassiné Thelma, mais est ce vrai ?

Son étoile se trouve au Walk of Fame, 6230 sur Hollywood Boulevard.