Hun er utdannet cand.psychol. ved Universitetet i Oslo i 1990 og har bakgrunn som klinisk psykolog innen psykisk helsevern. Fra 1994 jobbet hun som sjefpsykolog for Norsk Folkehjelp i Tuzla i Bosnia-Hercegovina under Bosnia-krigen. Fra 1996 var hun ansatt i det nyetablerte stressmestringsteamet for internasjonale operasjoner i Forsvarets sanitet, som var underlagt Kontoret for katastrofepsykiatri og plassert på Gaustad sykehus. Hun var doktorgradsstipendiat ved Psykologisk institutt ved Universitetet i Oslo og Forsvarets sanitet fra 2001 til 2005, og disputerte for graden dr.psychol. ved Universitetet i Oslo i 2006 med avhandlingen som bygget på forskning på veteraner fra norske internasjonale militære operasjoner. Forskningsvirksomheten ved Kontoret for katastrofepsykiatri ble innlemmet i det nyetablerte Nasjonalt kunnskapssenter om vold og traumatisk stress i 2005, der Thoresen var seniorforsker fra 2005 til 2015. Hun fikk professorkompetanse i psykologi i 2015 og ble da forsker I. I 2019 ble hun ansatt i en bistilling som professor II ved Psykologisk institutt ved UiO.