Erste Erfahrungen bei internationalen Wettbewerben sammelte Nguyễn Thị Huyền bei den Südostasienspielen 2011 in Palembang. Dort gewann sie in 3:45,03 min die Bronzemedaille mit der vietnamesischen 4-mal-400-Meter-Staffel hinter den Teams aus Thailand und Indonesien und belegte im 400-Meter-Hürdenlauf in 59,73 s den vierten Platz. Im Jahr darauf siegte sie bei den Juniorenasienmeisterschaften in Colombo in 59,92 s und qualifizierte sich damit für die Juniorenweltmeisterschaften in Barcelona, bei denen sie mit 62,01 s im Vorlauf ausschied. 2013 nahm sie an den Asienmeisterschaften in Pune teil und belegte dort in 61,68 s den fünften Platz. Bei den Südostasienspielen in Naypyidaw gelangte sie in das Finale, trat dort aber nicht zum Finallauf an, gewann aber mit der Staffel mit neuem Landesrekord von 3:36,92 min die Silbermedaille hinter Thailand. 2014 nahm sie erstmals an den Asienspielen im südkoreanischen Incheon teil und belegte dort Platz in 53,79 s sieben im 400-Meter-Lauf und wurde mit der Staffel in 3:33,20 min Fünfte. 2015 siegte sie bei den Südostasienspielen in Singapur in 52,00 s über 400 Meter sowie in 56,15 s über 400 m Hürden und auch mit der Staffel gewann sie mit neuem Spielerekord von 3:31,46 min die Goldmedaille. Sie qualifizierte sich damit für die Weltmeisterschaften in Peking, bei denen sie im Hürdenlauf mit 57,31 s in der ersten Runde ausschied.