Oda Thormeyer wurde 1964 in Fürstenau geboren. Sie studierte am Max-Reinhardt-Seminar in Wien. Von 1983 bis 1991 war sie regelmäßig am Burgtheater Wien engagiert, wechselte in der Spielzeit 1992/93 ans Schauspiel Frankfurt und anschließend 1995 an das Deutsche Schauspielhaus in Hamburg. Hier wirkte sie u. a. in Sergi Belbels „Nach dem Regen” mit und spielte Lady Anne in Luk Percevals Adaption der Shakespeareschen Rosenkriegsdramen „Schlachten!”. 2000 wechselte sie ins Ensemble des Schauspiel Hannover, wo sie ihre Arbeit mit Luk Perceval in der Inszenierung „Der Kirschgarten” fortsetzte. Hier spielte sie u. a. in Arthur Millers „Hexenjagd”, in Neil LaButes „Tag der Gnade”, in „Die Jungfrau von Orleans” in der Regie von Peter Kastenmüller, in Maxim Gorkis „Sommergäste“ und in Anton Tschechows „Drei Schwestern“ in der Regie von Jürgen Gosch. Außerdem spielte sie die Titelrolle in „Hedda Gabler“ in der Regie von Christina Paulhofer und unter der Regie von Nuran David Calis in Schillers „Kabale und Liebe“.

Neben dem Theater ist sie an Film- und Fernsehproduktionen beteiligt, so in Tatort, Doppelter Einsatz und dem Kinofilm „Der Geschmack von Apfelkernen“ (2012).

Oda Thormeyer ist seit der Spielzeit 2009/10 festes Ensemblemitglied des Thalia Theater. Für ihre Darstellung der „Frau Muskat“ in „Liliom“ (Regie Kornél Mundsruczó) wurde sie für den Wiener Theaterpreis Nestroy 2019 als „Beste Darstellerin in einer Nebenrolle“ nominiert.