Phi Nhung sinh ngày 10 tháng 4 năm 1972 tại Pleiku, Việt Nam. Phi Nhung mang trong người hai dòng máu Mỹ - Việt khi cha cô là người Mỹ và mẹ là người Việt. Hoàn cảnh gia đình khó khăn, Phi Nhung chỉ được theo học đến hết lớp 6, sau đó chuyển sang làm nghề may mặc để kiếm sống, trong khi mẹ cô lấy chồng và có thêm 5 người con cùng mẹ khác cha với cô. Trước đó Phi Nhung không bao giờ được mẹ cô nhắc đến cha cô, là một quân nhân Hoa Kỳ đồn trú tại Pleiku, trong thời kỳ chiến tranh tại Việt Nam. Từ nhỏ Phi Nhung đã thích nghe những bài cải lương và dân ca, điều này đã thể hiện trong đến những nhạc phẩm cô hát sau này.

Lớn lên trong một hoàn cảnh khó khăn và thiếu thốn, Phi Nhung chỉ có một nguồn vui duy nhất là nghe những bài cải lương dân ca mộc mạc để rồi từ đó cô thấm nhuần được nét bình dị dân dã của quê hương để sau này cô chuyên hát những nhạc phẩm nói lên những sắc thái đặc biệt của đất nước hoặc những mối tình bộc lộ nét giản dị, hiền hòa. Ngay từ tuổi ấu thơ, Phi Nhung đã có ước mơ trở thành một ca sĩ.

Năm 1982, mẹ Phi Nhung qua đời khi cô mới được 11 tuổi. Mồ côi cả cha lẫn mẹ, Phi Nhung phải về ở với ông bà ngoại. Cô phải kiếm tiền và chăm sóc 5 đứa em cùng mẹ khác cha và mấy đứa cháụ trong hoàn cảnh chật vật và túng thiếu. 

Vào tháng 10 năm 1989, Phi Nhung được sang Mỹ theo diện con lai do một người mợ bảo lãnh và cư ngụ tại Tampa, tiểu bang Florida. Cô gặp Trizzie Phương Trinh, một nữ ca sĩ nổi tiếng người Việt tại một buổi biểu diễn từ thiện ở một ngôi chùa trên đất Mỹ, khi ấy Trizzie đang lưu diễn ở bang Florida. Nhận thấy những tài năng của Phi Nhung, Trizzie đã khuyên Phi Nhung tới California để thực hiện ước mơ của mình. Do còn quá lạ lẫm với đất nước này, Phi Nhung khi ấy rất do dự. Sau đó cuối năm 1993, cô đã chuyển tới sống ở quận Cam, bang California theo lời khuyên này.

Nhiều người bắt đầu yêu mến Phi Nhung sau khi nghe cô thể hiện nhạc phẩm song ca "Sông Quê 1" cùng với nam ca sĩ nổi tiếng Thái Châu tại Hollywood Night 15 và sau đó cô đã có một CD đầu tay góp giọng chung với hai ca sĩ lớn là Tuấn Vũ và Mỹ Huyền. Trong một bài phỏng vấn gần đây Phi Nhung đã tâm sự rằng để có được tên tuổi lớn như ngày hôm nay cô đã phải đánh đổi nhiều mồ hôi, nước mắt để theo đuổi với nghề cũng như phải tự bán CD, miệt mài học thanh nhạc và không ngại kiên trì xin vào nhiều trung tâm âm nhạc dù không ít lần bị từ chối.

Năm 1998, Phi Nhung là nữ ca sĩ ra nhiều album nhất. Cũng vì thế nên Phi Nhung được người trong giới và khán giả đặt cho nghệ danh "nữ hoàng băng đĩa".

Từ năm 2005 đến nay, Phi Nhung chính thức được phép trở về biểu diễn tại Việt Nam và trở thành ca sĩ độc quyền của trung tâm băng nhạc Rạng Đông. Ngoài ca hát Phi Nhung còn tham gia nhiều lĩnh vực khác như diễn viên điện ảnh, nghệ sĩ cải lương, nghệ sĩ kịch nói, nghệ sĩ hài, MC.