Lea Thompson est une actrice et productrice américaine née à Rochester (Minnesota, États-Unis).

À 19 ans, après avoir échoué à une audition importante, elle se tourne vers le métier d'actrice.

Elle commence par tourner des publicités, puis obtient un premier rôle dans Les Dents de la mer 3 - En relief (1983) où elle rencontre Dennis Quaid. Puis elle donne la réplique au jeune Tom Cruise dans L'Esprit d'équipe (1983).

En 1985, elle devient célèbre grâce à son rôle de Lorraine McFly dans Retour vers le futur.

En 1986, parmi toutes les propositions qui s'offrent à elles, elle retient celle de George Lucas, mais Howard... une nouvelle race de héros (1986) est un bide monumental.

En 1987, le réalisateur Howard Deutch lui propose un rôle qu'elle refuse d'abord, avant d'accepter suite à son insistance. Ils tombent amoureux, et Lea quitte Dennis.

Elle continue à tourner, faisant des pauses pour mettre au monde leurs enfants Madeline (1990) et Zoey (1994).

En 1995, son rôle dans la série TV Caroline in the City lui vaut une récompense. Mais au fil des 4 saisons, la série change plusieurs fois d'horaire et sa qualité se dégrade par manque d'idées.

Elle fait une apparition dans l'un des épisodes de la série New York unité spéciale (Saison 6 : épisode 1 : Copie conforme).