Trương Đình Thanh sinh ngày 8 tháng 12 năm 1944 tại xã Hiền Ninh, huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình. Ông nhập ngũ tháng 2 năm 1961 và được đào tạo tại trường Quân sự Quân khu 4, và đến tháng 10 năm 1964 thì được kết nạp vào Đảng Cộng sản Việt Nam. Từ lúc nhập ngũ cho đến Sự kiện 30 tháng 4 năm 1975, ông từng trải qua các chức vụ như Tiểu đội trưởng, Trung đội trưởng, Đại đội trưởng, Tiểu đoàn trưởng, Trung đoàn phó, Trung đoàn trưởng Trung đoàn 6 Phú Xuân trực thuộc Quân khu Trị Thiên Huế.