Under pseudonymet »Forfatteren til En Hverdags-Historie« skrev hun mere end 25 værker. Hun var københavnsk borgerdatter og blev som 17-årig gift med sin sproglærer, forfatteren og samfundsrevseren P.A. Heiberg, der blev landsforvist i 1799. Parrets lidenskabelige skilsmisse 1801, dokumenteret i svigerdatteren Johanne Luise Heibergs brevudgivelse Peter Andreas Heiberg og Thomasine Gyllembourg. En Beretning, støttet paa efterladte Breve, 1882, medførte, at hun måtte forlade sit eneste barn, Johan Ludvig Heiberg, som hun dog senere blev genforenet med. Hun insisterede på at gifte sig med elskeren C.F. Gyllembourg, der døde 1815, hvorefter hun resten aflivet levede sammen med sønnen.
Fra debuten i sønnens tidskrift 1827 med føljetonromanen Familien Polonius og frem til hendes sidste værk To Tidsaldre, 1845 (genudg. s.m. novellen »Drøm og Virkelighed« 1986), taler Thomasine Gyllembourgs dannede og belærende stemme for at tilføre sin stand en behersket og æstetisk bundet omgangsform. I flere noveller, tydeligst i Maria, 1839, lyder dog samtidig en kompromisløst sandhedssøgende røst, der afslører dannelsesidealets omkostninger for det kvindelige subjekt. Thomasine Gyllembourgs livsskæbne, skandaleombrust som hun var, anes i forfatterskabet, men tager klarest form i romanen Ægtestand, 1835 (genudg. 1982), hvor den moderne kernefamilies fremkomst kædes sammen med Thomasine Gyllembourgs tolkning af sin egen families sprængning.
Udvalgt litteratur om forfatteren
Anne Marie Ejrnæs: Som svalen, 1986
Johanne Luise Heiberg: Peter Andreas Heiberg og Thomasine Gyllembourg, 1882
Klaus P. Mortensen: Thomasines oprør, 1986
Søren Sørensen: "En sommer gjenoplevet i erindringen: spor af Bellmanssommeren 1832 i Thomasine Gyllembourgs forfatterskab" i: Nordica, bd. 14, 1997