Lea Katherine Thompson, 31 Mayıs 1961 tarihinde Rochester, Minnesota'da dünyaya geldi. Sanata olan yeteneğini çok genç yaşta keşfeden Thompson, kariyerine profesyonel bir bale dansçısı olarak başladı. Amerikan Bale Tiyatrosu ve San Francisco Balesi gibi prestijli kurumlarda dans etti. Ancak 20'li yaşlarında, balenin getirdiği zorluklar ve zirvesindeki isimlerden biri olamayacağı gerçeğiyle yüzleşerek oyunculuğa odaklandı.

1980'lerin başında New York'a taşınarak oyunculuk kariyerine başladı. Tom Cruise ile birlikte rol aldığı "All the Right Moves" (1983) ve "Red Dawn" (1984) gibi filmlerle ilk önemli rollerini aldı.