Après une première partie de carrière professionnelle, notamment dans l’industrie agro-alimentaire, Marie-Hélène Thoraval enseigne ensuite pendant une dizaine d’années le marketing, et plus particulièrement dans le domaine de l’innovation.
Parallèlement, elle s’investit politiquement dans la Drôme (26) et devient députée suppléante de Gabriel Biancheri. Après le décès de ce dernier, elle lui succède à l’Assemblée nationale où elle siège de 2010 à 2012.
Conseillère municipale d’opposition à Romans-sur-Isère de 2008 à 2014, elle est élue maire en 2014, sans l’investiture de son parti de l’époque. Elle redresse les finances de la Ville, et fait de la sécurité sa priorité numéro 1. Elle implémente des méthodes de management inspirées de son expérience du privé et place dans le même temps l’innovation publique au cœur de son action. C’est ainsi qu’elle est parmi les premiers maires de France à avoir mis en place un des primes d’intéressement liées à la performance collective (satisfaction des usagers, sobriété énergétique) et dont le versement est conditionné par le présentéisme des agents. Elle est réélue en 2020. Marie-Hélène Thoraval est également 1ère vice-présidente de Valence Romans Agglo et conseillère régionale d’Auvergne Rhône Alpes depuis 2015.
Elle est désignée « élu local de l’année 2023 » par le jury du Trombinoscope.