Szülei Barbara és Cliff Thompson. Egy bátyja és egy nővére van. Kislánykorában balettozott, 3-4 órát gyakorolt mindennap. 14 éves korára profi módon tudott táncolni. Több neves balettiskola ajánlott fel neki ösztöndíjat.
Az ABT művészeti vezetője, Mikhail Baryshnikov szerint Lea „gyönyörű táncos, de túl zömök.” Emiatt, valamint néhány kisebb korábbi sérülésnek köszönhetően úgy döntött, feladja a táncot és színészi karrierbe kezd. New Yorkba költözött, és 20 évesen számos Burger King reklámban szerepelt Elisabeth Shue-val.
1989-ben feleségül ment Howard Deutch filmrendezőhöz, akivel a Valami kis szerelem című film forgatásán találkozott először. Két lányuk született, Madeleine (1991) és Zoey (1995). Kisebbik lányával együtt énekelt a színpadon, a Bye Bye Birdie című Broadway-színdarabban.
Ez a szócikk részben vagy egészben a Lea Thompson című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.