Ngọc Hạ tên thật là Nguyễn Kim Tuyến sinh ngày 23 tháng 12 năm 1980 tại Hội An, là con út trong một gia đình gồm có 7 anh chị em. Năm 1986 Ngọc Hạ cùng gia đình vào định cư ở tỉnh Đồng Nai. Cô vào học ở Sài Gòn một thời gian sau đó và đạt nhiều giải thưởng về ca hát.

Bước đầu Ngọc Hạ không nhận được sự khuyến khích từ gia đình trong lãnh vực văn nghệ. Tuy nhiên sau nhiều cuộc thi ca hát, mọi người đã động viên cô đi theo con đường nghệ thuật. Ngọc Hạ muốn được học thanh nhạc từ rất sớm vào những năm 15, 16 tuổi và sau đó quyết tâm theo hẳn nghề ca hát. Cô chọn tên Ngọc Hạ để ghi danh tham dự một cuộc thi hát. Lý giải cho tên này, cô giải thích trước khi đi hát Ngọc Hạ rất thích làm thơ, lấy bút danh là Thi Hạ, còn chữ Ngọc được lấy từ chữ lót của người bạn họ Lê “đứa em bà con cô cậu” của cô.

Khi còn ở Việt Nam, cô còn đoạt giải 3 cuộc thi Tiếng hát Truyền hình và đã nhiều lần xuất hiện trên những chương trình truyền hình như “Nhạc Chủ Đề”, “Nhạc Truyền thống” và đặc biệt là chương trình “Nhịp Cầu Âm nhạc”, là một trong những chương trình được nhiều người theo dõi. Cô đại diện tỉnh Đồng Nai dự thi hát nhạc truyền thống vào năm 1995 và đoạt giải khuyến khích. Năm 1996, Ngọc Hạ được vào vòng chung kết giải “Tiếng Hát Truyền Thanh Sài Gòn”. Năm 1997, cô đoạt giải nhì “Tiếng Hát Truyền hình Đồng Nai” và giải nhất “Tiếng Hát Truyền hình Bình Dương” và được vào vòng chung kết giải “Tiếng Hát Truyền hình Sài Gòn”. Cũng trong năm 1997, Ngọc Hạ đoạt Huy Chương Bạc trong một cuộc thi dân ca do Nhà Văn Hóa Phụ Nữ Sài Gòn tổ chức với nhạc phẩm “Ru Con Bắc Bộ”.

Ngọc Hạ qua Hoa Kỳ định cư vào tháng 3 năm 2000 thuộc diện bảo lãnh. Sau một năm ở San Francisco, cô về sống San Jose, miền bắc California nơi có nhiều người Việt sinh sống và tiện cho việc đi làm hay tham gia các hoạt động nghệ thuật. Sau khi đến Mỹ vài tháng, Ngọc Hạ đã gửi CD thu thanh vài nhạc phẩm do cô trình bày đến một số trung tâm nhạc, nhưng ban đầu không có trung tâm nào giúp cô đạt được ước mơ.

Mùa hè năm 2001, Ngọc Hạ gặp Nguyễn Ngọc Ngạn trong dịp một chương trình do Trung tâm Thúy Nga tổ chức tại San Jose và xin địa chỉ, sau đó gửi một CD mẫu sang Toronto để nhờ ông giới thiệu với trung tâm Thúy Nga nhưng thư bị bưu điện trả về. Sau vài lần khó khăn nữa, cô mới được Trung tâm Thúy Nga nhận ra tài năng và quyết định mời cộng tác vào năm 2002, từ chương trình Paris By Night 63 – Dòng Thời Gian. Được biết, cô được gia đình nhà họ Tô giúp đỡ rất nhiều trong những ngày đầu tiên mới bắt đầu biểu diễn trên sân khấu Paris By Night, đặc biệt khi họ đã giúp cô chữa bệnh mất ngủ kinh niên.

Từ năm 2006, cô trở thành ca sĩ tự do. Ngoài Trung tâm Thúy Nga, cô còn cộng tác với Trung tâm Asia, Trung tâm Vân Sơn, Trung tâm Tình. Ca khúc đầu tiên cô hát cho Trung tâm Vân Sơn là Hồ Trên Núi của nhạc sĩ Phó Đức Phương, được dàn dựng công phu với vũ đoàn Lạc Hồng trong DVD Vân Sơn 34 – Quê Hương Vùng Trời Kỷ Niệm năm 2006, là một thành công lớn của cô. Năm 2008, Ngọc Hạ lại tiếp tục cộng tác lâu dài với trung tâm Thúy Nga, bắt đầu từ sự kiện kỷ niệm 25 năm series Paris By Night của trung tâm.

Ở một thời điểm nào đó vào nửa sau thập niên 2000 và nửa đầu thập niên 2010, cô kết hôn với Robert Việt Anh và có hai người con.