Sinh năm 1946 tại xã Xuân Hoà, huyện Minh Hoá, tỉnh Quảng Bình trong một gia đình nghèo có bảy chị em, ngay khi bước vào tuổi thanh niên, Đinh Thị Thu Hiệp đã xung phong lên đường nhập ngũ. Ban đầu địa phương không duyệt vì Hiệp có thân hình quá nhỏ. Không nhụt chí, chị đã viết đơn bằng máu xin vào trận tuyến với tất cả tình cảm thống thiết để được kết nạp vào đội hình TNXP.