Thea Ekström växte upp i Söndrum, Halmstad. 1937 reste hon till Stockholm för att studera musik och skaffa sig ett yrke som organist, allt enligt faderns önskemål. Innan hon påbörjade måleristudier i början av 1950-talet ägnade hon mycket tid åt att arbeta inom musiken, både som pianist och körsångerska. Det hon tar del av under dessa år kommer sedan att bli uppslag till flera av hennes målningar och musiken gör sig ibland påmind i hennes verk genom avbildade instrument.
Under 1950-talet studerade Ekström vid ABF och Pernbys målarskola i Stockholm. Hon fick som frielev även ta del av Konstakademins krokiundervisning och Oscar Reutersvärds konsthistorielektioner. Till en början målade Ekström mer realistiskt, för att senare övergå till ett mer fritt måleri i sammanhållen färgskala. Trots skillnaderna i sätten att måla, återkommer särpräglade tecken och symboler som håller samman hennes bildvärld över tid.
1960 fick Ekström sitt stora genombrott i samband med en separatutställning på galleri Lilla Paviljongen i Stockholm. Moderna museet köpte in verket Popplar till sin samling. Året därpå, 1961, fick hon internationell uppmärksamhet när hon medverkade i en grupputställning på Galerie Cordier i Paris och sedermera en separatutställning 1962. Under 1960-talet ställde Ekström även ut på flera platser i USA och hade således även en internationell karriär.