Thanh Khoa lần đầu tiên tham gia cuộc thi sắc đẹp vào năm 2016 với cuộc thi Hoa khôi Áo dài 2016 – Đường đến Vương miện Hoa hậu Thế giới.
Trong suốt qua trình tham gia cuộc thi, trong các phần trình diễn các đêm liveshow hàng tuần, và cả sự thể thiện trong Lâu đài sắc đẹp, các buổi đào tạo của chương trình, Thanh Khoa luôn được đánh giá nằm trong Top 5 thí sinh có sự thể hiện xuất sắc nhất. Nhiều khán giả đã kì vọng Thanh Khoa sẽ lọt vào Top 3 của cuộc thi, nắm lấy cho mình cơ hội đại diện Việt Nam tại 1 tong 3 cuộc thi lớn là Hoa hậu Thế giới (Miss World), Hoa hậu Quốc tế (Miss International), Hoa hậu Hòa bình Quốc tế (Miss Grand International).
Tuy nhiên, đến trước đêm chung kết, Ban tổ chức bất ngờ công bố Thanh Khoa rút lui khỏi cuộc thi tong sự ngỡ ngàng và nuối tiếc của rất nhiều khán giả. Chuyên viên trang điểm Trí Trần, người bạn thân thiết của Thanh Khoa thời điểm đó tiết lộ lý do vô dừng lại là vì cô đã chịu quá nhiều áp lực từ dư luận dè biểu về ngoại hình và học thức của cô: ”Mỗi ngày em đều cố gắng nỗ lực không ngừng nghỉ, khắc phục những yếu điểm của bản thân và luôn ý thức được sự giới hạn của bản thân. Vậy đó, nhưng miệng lưỡi thiên hạ giờ ghê quá, người ta lấy những lời lẽ kinh khủng nói về em, nói về đôi mắt buồn, đôi mắt bé tí xíu hai bên to nhỏ lệch nhau bằng những khinh miệt nặng nề. Họ chê thậm tệ làn da của em, họ bới móc những khuyết điểm của em, họ chạm đến tự trọng của em, họ khinh em là đứa không trình độ bởi em chỉ hoàn thành phổ thông. Mọi người cứ chỉ trích bảo em lấy chuyện gia đình ra để lấy sự thương hại của mọi người. Nhưng mấy ai hiểu được rằng đó là những phút giây em được trải lòng được nói ra hết những bức bách trong em.”
Lặng đi 1 thời gian, Thanh Khoa bất ngờ quay trở lại đường đua để giành xuất đại diện Việt Nam khi cô đăng kí tham dự cuộc thi mang tên chính thức Miss World Vietnam 2019. Với kỹ năng catwalk ngày càng hoàn thiện, nhan sắc cũng đạt độ chính mùi ở tuổi 25, nhiều khán giả kì vọng Thanh Khoa sẽ được trao cho cơ hội với lần trở lại ngoạn mục này.
Điều may mắn đã không mỉm cười với cô gái có khát vọng 1 lần đại diện Việt Nam, cô chỉ dừng chân ở Top 15 chung cuộc cùng 1 số thí sinh nổi bật khác như Phạm Thị Anh Thư (từng tham gia Hoa khôi Áo dài 2016) hay Lâm Thị Bích Tuyền.
Cuối năm 2019, với danh hiệu Hoa khôi HUTECH (trường Đại học Công nghệ TP.HCM), Thanh Khoa đại diện Việt Nam tham dự cuộc thi Hoa hậu Sing viên Thế giới (World Miss University). Bằng sự tài năng, khả năng ứng xử tiếng anh khá tốt và gương mặt đậm nét Á Đông, Thanh Khoa đăng quang ngôi vị Hoa hậu tại đêm chung kết tổ chức tại đảo Jeju, Hàn Quốc.
