Hoàng Thùy được công chúng biết đến khi tham gia cuộc thi Vietnam's Next Top Model 2011. Khi ấy, Hoàng Thùy là một cô gái quê, chỉ có da bọc xương, không có gu thời trang, thậm chí đứng không vững trên đôi giày cao gót. Tuy nhiên, cô được xem là "viên ngọc thô" càng mài càng sáng, tiến bộ qua từng vòng, đầy đủ tổ chất để trở thành người mẫu high fashion.
Thành công đã mỉm cười với cô gái Thanh Hóa khi trở thành quán quân. Nhiều năm sau đó, sự thật về chiến thắng của Hoàng Thùy tại Vietnam's Next Top Model 2011 mới được tiết lộ. Cụ thể, nhà sản xuất không nhắm Hoàng Thùy cho ngôi vị quán quân vì đã hướng đến một cô gái khác. Tuy nhiên, siêu mẫu Tyra Banks - khách mời đặc biệt tại chung kết - ra sức ngăn cản vì nhìn thấy được tiềm năng vươn ra quốc tế của Hoàng Thùy. Trước đó, Tyra Banks được biết đến là siêu mẫu quyền lực - "mẹ đẻ" của các phiên bản Next Top Model trên thế giới.
Năm 2012, Hoàng Thùy đại diện Việt Nam tham sự cuộc thi Top Model of the World - Siêu mẫu Thế giới và xuất sắc lọt vào top 15.
Giải phụ "Best Catwalk" mà Hoàng Thùy có được tại cuộc thi này cũng phần nào cho thấy năng lực sàn diễn vượt trội của cô.
Tới năm 2017, Hoàng Thùy bất ngờ rẽ hướng hình ảnh sang "beauty queen". Cô ghi danh tại cuộc thi Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam, tuy nhiên nhan sắc gây không ít tranh cãi. Nhiều ý kiến cho rằng vẻ đẹp của Hoàng Thùy phù hợp với hình ảnh người mẫu hơn là hoa hậu. Vượt qua nhiều sự cản trở từ đồng nghiệp và những khủng hoảng tâm lý, cô vẫn đi đến cùng với cuộc thi này, bất chấp rủi ro hào quang 7 năm gây dựng có thể sụp đổ nếu trắng tay ra về.
Trong đêm chung kết, người đẹp xứ Thanh đã gặt hái được thành công với giải thưởng Á hậu 1. Vị trí này vừa vặn dành cho Hoàng Thùy. Vì đi theo hình ảnh mới nên Hoàng Thùy cũng thay đổi rất nhiều trong phong cách cá nhân. Cô tăng cân, biết cách làm bản thân trở nên mềm mại, nữ tính và gợi cảm hơn so với vẻ gai góc, ma mị trong quá khứ.
Năm 2019, Hoàng Thùy được chọn làm đại diện Việt Nam thi đấu tại Hoa hậu Hoàn vũ Thế giới. Bằng thực lực của mình, cô trở thành 1 trong 5 thí sinh Châu Á xuất sắc nhất, góp mặt trong top 20 chung cuộc. Đây là thành tích đáng được khen ngợi, dù không quá cao nhưng cũng giúp khán giả quê nhà giải tỏa được "cơn khát intop" tại đấu trường nhan sắc khốc liệt nhất hành tinh.
Tại thời điểm dự thi Hoa hậu Hoàn vũ Thế giới, sắc vóc và kinh nghiệm của Hoàng Thùy đang ở độ "chín" nhất. Nếu cuộc thi được tổ chức dài hơn 10 ngày kèm theo những điều kiện vật chất thuận lợi, nhiều khán giả tin Hoàng Thùy sẽ còn tỏa sáng hơn nữa, không chỉ dừng chân ở top 20.
Cũng vì lý do đó, thời gian qua Hoàng Thùy nhận được nhiều sự ủng hộ tiếp tục chinh chiến tại một cuộc thi sắc đẹp quốc tế, để tìm kiếm thành tích xứng đáng. Ở tuổi chót - 28, cô được kỳ vọng tham dự Hoa hậu Siêu quốc gia 2020. Tuy nhiên sau vài tháng suy ngẫm, Hoàng Thùy mới đây đưa ra thông báo chính thức. Người đẹp xứ Thanh cho rằng Hoa hậu Hoàn vũ là đích đến cuối cùng của cô. Thời gian tới, chân dài muốn tập trung cho những dự án khác. Bên cạnh những bình luận thể hiện sự tôn trọng, cũng có không ít khán giả hụt hẫng, buồn bã về quyết định của Hoàng Thùy.
