ธัญญาเรศเกิดวันที่ 26 พฤศจิกายน พ.ศ. 2519 ที่รัฐอินดีแอนา ประเทศสหรัฐอเมริกา บิดาคือสุรพันธ์ รามณรงค์ มารดาคือ Jacklin ซึ่งเป็นชาวอเมริกันพื้นเพครอบครัวของคุณพ่อ คือคุณปู่ของคุณธัญญ่านั้นเป็นชาวปากพนัง จังหวัดนครศรีธรรมราช ธัญญ่าเป็นลูกสาวคนกลาง ในจำนวนพี่น้องทั้งหมด 3 คน โดยพี่ชายคือ แดนนี่ และน้องสาวคือ มัยร่า ธัญญาเรศมีสมเกียรติ คุณานิธิพงศ์ เป็นผู้จัดการส่วนตัว[1] มีลูกพี่ลูกน้องคืออริต์ตา รามณรงค์ และหลานชาย แดนอรุณ รามณรงค์

ช่วงประมาณ 4-6 ขวบ ครอบครัวของธัญญ่า ย้ายกลับจากสหรัฐอเมริกามาอยู่ประเทศไทย และเข้าวงการบันเทิงในช่วงชั้นประถม จากการชักชวนของญาติ ให้ไปร่วมรายการเซ็นทรัลบัณฑิตน้อย รวมถึงแสดงในละครสั้นของรายการ ทำให้เธอรู้สึกชอบในการแสดง จากนั้นเริ่มได้รับบทเด่นมากขึ้น ในละคร “ดวงใจแม่” ทางช่อง 5 จากนั้นเธอจึงมีงานแสดง ในละครโทรทัศน์อีกสามเรื่อง โดยหนึ่งในละครเหล่านั้นคือ ละครชุดเทียนนิรันดร์ รวมถึงมีงานถ่ายแบบ ในเสื้อผ้าของเด็กตามมา นอกจากนี้ยังมีงานโฆษณา โดยมีงานแป้งเด็กเซนต์ลุก เป็นผลงานโฆษณาชิ้นแรก ในอาชีพนักแสดงในช่วงวัยเด็ก ธัญญ่าหยุดงานในวงการบันเทิง ในช่วงที่เธอจบชั้นประถมปีที่ 6 เพราะรู้สึกเหนื่อยในการทำงาน และเริ่มต้นจัดฟัน[ต้องการอ้างอิง] ตั้งแต่จบประถม 6 ถึงช่วงชั้นมัธยมปีที่ 2 ทำให้ไม่รับงานในวงการบันเทิง อีกทั้งในช่วงย้ายโรงเรียนเข้าชั้นมัธยมที่โรงเรียนมาแตร์เดอีวิทยาลัย ก็อยากให้เวลากับการเรียน ที่ต้องตั้งใจยิ่งขึ้นมากกว่า โดยเธอกลับเข้าสู่วงการบันเทิง อีกครั้งในช่วงที่เรียนชั้นม 3 โดยเริ่มจากโฆษณานมเมจิ

จบการศึกษา ประถม 1-4 โรงเรียนจินดานุกูล, ประถม 5-6 โรงเรียนพระมหาไถ่, มัธยมโรงเรียนมาแตร์เดอีวิทยา, จบปริญญาตรี คณะนิเทศศาสตร์ ในสาขาโทรทัศน์และวิทยุ กระจายเสียง มหาวิทยาลัยกรุงเทพ, จบปริญญาโท คณะวารสารศาสตร์และสื่อสารมวลชน มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ (เอกการบริหารสื่อสารมวลชน)

จากนั้นจึงเป็นนางแบบวัยรุ่น ที่มีงานโฆษณาตามมาเป็นจำนวนมาก เช่น ลูกอมมายมินท์, น้ำยาโกรกผม, กูลิโกะ และฮานามิ ส่งผลให้เธอเป็นที่รู้จักขึ้นมาในวงกว้าง ธัญญ่ามีงานโฆษณาตามมาแบบโดดเด่นอีกชิ้นคือ ครีมเฮสลีน สโนว์ และเริ่มมีงานด้านแสดงติดต่อให้เข้าไปทดสอบหน้ากล้อง เช่น ภาพยนตร์ท่านขุนน้อยน้อย ซึ่งได้รับคำชมจากคุณภาพแต่ธัญญ่าประสบความสำเร็จในฐานะนางเอกภาพยนตร์เต็มตัวจากเรื่อง โจ๋ไม่โจ๋...หัวใจให้โจ๋คู่กับ สายฟ้า เศรษฐบุตร และจากภาพยนตร์เรื่องนี้นั่นเอง ทำให้บริษัทไฟว์สตาร์ สนับสนุนเธออย่างเต็มที่ในภาพยนตร์วัยรุ่นหลายเรื่อง ของทางไฟว์สตาร์ในช่วงนั้น โดยเธอเป็นที่จดจำจากภาพยนตร์วัยรุ่นมากมายที่เธอรับบทนางเอกนำในความทรงจำของวัยรุ่น ที่ผ่านช่วง กระโปรงบานขาสั้น ที่ฮิตจนมีภาคต่อมาคือ กระโปรงบานขาสั้นภาค 2 (ตอน แอบดูบาบิคิว), ท่านขุนน้อย...น้อย,โจ๋ไม่โจ๋...หัวใจให้โจ๋, ม 6/2 ห้องครูวารี ซึ่งมีภาคที่สองตามมา คือ ม 6/2 ห้องครูวารี เทอม 2, ประถม มัธยม เปรี้ยวอมหวาน, ผู้ชายหัวใจไม่พายเรือ, ดอกไม้ไนน์มากับขาหมู, ปาฏิหาริย์...โอม...สมหวัง และ ขอเก็บหัวใจเธอไว้คนเดียว หลังจากผ่านงานภาพยนตร์เป็นจำนวนมาก

ธัญญ่าเริ่มเข้าสู่วงการโทรทัศน์ ในช่วงประมาณปี พ.ศ. 2539 โดยมักจะได้รับบทนางเอกวัยรุ่น ที่น่ารัก เรียบร้อย สดใส เช่นเดียวกับภาพจดจำของผู้ชม ในงานด้านภาพยนตร์ของเธอ แต่สิ่งที่ทำให้เธอก้าวข้ามผ่านข้อจำกัดของดาราวัยรุ่น และเติบโตในฐานะนักแสดง ที่มีฝีมือเป็นที่ยอมรับ คือการรับบทร้ายมากขึ้น ที่ขัดต่อภาพพจน์ของเธอ ซึ่งรับบทบาทนางเอกใสใสมาตลอด อีกทั้งธัญญ่ายังมีภาพพจน์ของสาวน้อยแสนดี จากการวางตัวได้ดี เรียบร้อย และไม่มีข่าวเสียหายมาตลอด โดยเธอพลิกมารับบทที่แรงขึ้น ในละคร ทองประกายแสด และบทนางร้ายเต็มรูปแบบ ในละคร สามีตีตรา และจากการพลิกบทบาทมาเล่นบทร้ายสุดขั้ว แต่แฝงมิติทางการแสดงทำให้ตัวละครสุดร้ายในเรื่องพลิกมาได้รับความเห็นใจ จากความบีบคั้นของตัวละคร ในละครสามีตีตรานี้เอง ทำให้เธอคว้ารางวัลนักแสดงสมทบยอดเยี่ยมจากการประกาศรางวัลโทรทัศน์ทองคำ และ top star award ประจำปี 2001 มาครองทั้งสองสถาบัน นอกจากนี้ในปี 2006 เธอยังได้รับรางวัลนักแสดงสมทบยอดเยี่ยมอีกครั้ง จากการประกาศผล top star award จากละคร เรือนรักเรือนทาส รวมถึงละครเรื่อง สาปภูษา ที่เธอแสดงไว้อย่างยอดเยี่ยม ทำให้ได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงสาขานักแสดงนำยอดเยี่ยม จากโทรทัศน์ทองคำ รางวัลนาฏราช คมชัดลึกอวอร์ด เฉลิมไทยอวอร์ด และ สตาร์เอนเตอเทนเมนท์อวอร์ด โดยเธอเป็นนักแสดงอีกคนหนึ่งที่รับบทร้ายและบทดี สลับกันไปมาอยู่เสมอ และแม้จะพลิกมาเล่นบทร้าย เธอก็กลับมาเป็นนางเอก ได้อย่างไม่ขัดตาในการแสดง[ใครกล่าว?]รวมถึงบางครั้งก็รับบทพิเศษ ที่ร้ายและดีในเรื่องเดียวกันอย่างสาปภูษา และ พรายปรารถนา นอกจากงานด้านการแสดง ไม่ว่าจะเป็นภาพยนตร์ ละครโทรทัศน์ ถ่ายแบบ และงานโฆษณา ที่มีมาตั้งแต่ยังเป็นเด็กแล้ว เธอยังมีงานพิธีกร ในรายการผู้หญิงต้องรู้ ผู้หญิงถึงผู้หญิงสวย (ยุติออกอากาศไปแล้ว) และ ดาวน์ทาวน์ รายการวาไรตี้ท่องเที่ยว ซึ่งร่วมเป็นผู้ผลิตรายการเอง และเป็นพิธีกรร่วมกัน กับ พิตต้า ณ พัทลุง ออกอากาศทุกวันหยุดนอกจากนี้งานมิวสิกวิดีโอ ชิ้นเด่นเด่นที่ผ่านมาของเธอ คือการเป็นนางเอกมิวสิกวิดีโอของ ธงไชย แมคอินไตย์ ในเพลงสุดฮิต เล่าสู่กันฟัง และเพลง เบอร์นี้...ไม่มีคนของเธอ ของ ปาน ธนพร สำหรับชีวิตในปัจจุบัน ยังคงมีผลงานในการแสดง โดยเฉพาะละครโทรทัศน์ งานพิธีกรและการถ่ายแบบ