
Mrunal Thakur lahir pada tanggal 1 Agustus 1992 di Dhule, Maharashtra. Dia menghadiri St. Joseph's Convent School, Jalgaon, dan Vasant Vihar High School, dekat Mumbai. Thakur meninggalkan KC College tanpa lulus karena saat itu dia sedang mengejar karir di televisi.
Saat masih kuliah, Thakur mendapatkan peran utama sebagai Gauri Bhosle berlawanan dengan Mohit Sehgal dalam serial Star Plus Mujhse Kuchh Kehti...Yeh Khamoshiyaan. Acara tersebut ditayangkan dari tahun 2012 hingga 2013. Kemudian pada tahun 2013, Thakur muncul dalam penampilan episodik dalam thriller misteri Har Yug Mein Aayega Ek - Arjun, di mana dia memerankan seorang jurnalis bernama Sakshi Anand. Pada Februari 2014, Thakur dijadikan pemeran dalam sinetron Zee TV Kumkum Bhagya, untuk yang dia mulai syuting pada bulan berikutnya. Acara tersebut, yang dibintangi oleh Sriti Jha, Shabir Ahluwalia, Arjit Taneja, dan Supriya Shukla, mulai ditayangkan pada 15 April, dan melihat Thakur memerankan Bulbul Arora Khanna, seorang wanita yang bersama dengan kakak perempuannya (dimainkan oleh Jha) membantu ibu mereka (dimainkan oleh Shukla) menjalankan gedung pernikahan. Acara tersebut mendapatkan ulasan yang sebagian besar positif hingga campuran dari para kritikus. Thakur keluar dari acara tersebut pada Januari 2016. Thakur tampil sebagai peserta di Box Cricket League 1 pada tahun 2014 dan Nach Baliye 7 pada tahun 2015. Pada tahun 2016, dia menari dalam episode khusus dari SauBhagyalaxmi di &TV dan memiliki penampilan tamu di Tuyul & Mbak Yul Reborn. Penampilannya terakhir sebelum dia pensiun dari televisi adalah di serial Indonesia Nadin, di mana dia memerankan Tara.
Thakur membuat debut filmnya dengan film Marathi Vitti Dandu, yang dirilis pada tahun 2014. Dia memerankan Sandhya. Film Marathi berikutnya adalah Surajya, di mana dia memerankan peran Dr. Swapna. Pada tahun 2012, Thakur mulai bekerja pada proyek Hindi pertamanya, film internasional Love Sonia, di mana dia tinggal di Kolkata. Film tersebut dirilis pada September 2018 setelah beberapa penundaan dan menampilkan Thakur dalam peran utama seorang gadis desa yang mengungkapkan masalah perdagangan manusia global. Untuk persiapan, Thakur tinggal di sebuah rumah bordil untuk mempelajari bahasa tubuh para pelacur. Meskipun film tersebut umumnya mendapatkan ulasan yang baik, namun gagal di box office domestik. Debut Bollywood Thakur datang pada tahun 2019 dengan drama biografi Super 30 karya Vikas Bahl, yang menceritakan kisah matematikawan Anand Kumar (diperankan oleh Hrithik Roshan dalam film) dan program pendidikannya dengan nama yang sama, di mana dia memerankan Supriya, seorang penari klasik dan kekasih Kumar. Film tersebut menjadi sukses komersial dan salah satu film Hindi dengan pendapatan tertinggi pada tahun 2019. Pada tahun yang sama, dia memerankan istri John Abraham, Nandita Kumar, dalam Batla House karya Nikkhil Advani, yang didasarkan pada kasus pertemuan Batla House tahun 2008. Film tersebut mendapatkan lebih dari ₹1,11 miliar (US$14 juta) di seluruh dunia dan menjadi proyek yang sukses secara komersial. Pada tahun 2020, Thakur muncul dalam proyek Netflix, film horor antologi empat bagian Ghost Stories sebagai Ira dalam Segment: segmen Karan Johar. Di tahun yang sama, dia tampil dalam video musik "Gallan Goriya", bersama John Abraham.
Pada tahun 2021, Thakur membintangi drama olahraga Toofaan, yang disutradarai oleh Rakeysh Omprakash Mehra dan beradu peran dengan Farhan Akhtar, yang tayang perdana pada 16 Juli 2021 di Amazon Prime Video dan mendapatkan pujian atas penampilannya. Selain itu, dia bermain dalam film thriller aksi Dhamaka, yang disutradarai oleh Ram Madhvani dan beradu peran dengan Kartik Aaryan dan Amruta Subhash, yang dirilis di Netflix pada 19 November 2021. Dia juga muncul dalam dua video musik pada tahun 2021, "Bad Boy x Bad Girl" bersama Badshah dan "Aise Na Chhoro" bersama Guru Randhawa.
Pada tahun 2022, Thakur memperluas karirnya ke film-film Telugu.