10 Şubat 1978'de İstanbul'da dünyaya gelen Özay’ın Trabzon kökenli babası, ödüllü bir ders kitabı yazarı ve şair, Antalya kökenli annesi de öğretmendir.
Ailesinin tek çocuğu olan Özay, ilkokulu, İstanbul Yeşilbahar İlkokulu'nda, ortaokul ve liseyi de Fenerbahçe Lisesi'nde bitirdi. Ardından Haliç Üniversitesi Konservatuar ve Tiyatro Bölümü’ne giren Özay, bu üniversitede eğitimine devam etti.
1987'de İstanbul Yelken Kulübü'nde dalış ve yelken kurslarına katılan Özay, daha sonra Galatasaray Spor Kulübü'nde 10 sene profesyonel olarak yüzücülük yaptı. Fenerbahçe klübü tarafından keşfedilip voleybola geçiş yaparak 5 yıl profesyonel voleybol oynayan Özay, motosiklete de ilgi duymaktadır.
Mankenliğe 1994 yılında bir Vakko defilesi ile başlayan ve 1995 senesinde düzenlenen, Miss Model of Turkey yarışmasında birinci, Miss Model of the World yarışmasında da ikinci seçilen Özay, yarışmada en iyi vücutlu model ödülüne de layık görüldü.1996 yılında Paris’e giderek yaklaşık 7 ay kariyerine orada devam etti. Özay aynı sene Avrupa'da Yılın Modeli seçildi. Türkiye’ye döndükten sonra Müjde Parizien çoraplarıyla anlaşma imzalayarak 3 yıl Parizien bacak kızı oldu.
İlk Tv dizisi deneyimini, 1994 yılında bir yüzme antrenörünü canlandırdığı "Sonradan Görmeler" dizisiyle yaşayan Özay daha sonra 1997'de Mahsun Kırmızıgül ile "Hemşerim" dizisinde başrolü paylaştı. Aynı sene "Aynalı Tahir" dizisinde yardımcı rolde oynayan Özay, “Sensiz İki Gün” dizisinde de rol aldı. 1998'de TGRT'de oto magazin programı sunan Özay, 1999 senesinde "Çiçek Taksi" dizisinde rol almasının yanı sıra, 2000’de "Zehirli Çiçek", 2001’de de "Yapayalnız", ve "Bizim Otel" gibi TV dizilerinde de çeşitli roller üstlendi. "Dadı" dizisinde konuk oyuncu olarak rol alan Özay, "Paşalı" adlı 90 dakikalık TV filminde de oynadı. "Hamdi Alkan TV" adlı programda da çeşitli skeçlerde oynayan Özay’ın, Mehmet Ali Erbil ile birlikte sunduğu Çarkıfelek, kariyerinde bir dönüm noktası oldu.
2001 yılında, Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti'nde en iyi model seçilen Özay, Ferhan Şensoy'un yazıp yönettiği, "Dün Gece Ormanda Çok Komik Birşey Oldu" oyunu ile tiyatro sahnelerine de adım atarak kariyerine yeni bir alan ekledi. Ardından Abdullah Şahin tiyatrosunda adını kendisinin koyduğu ‘’Tanıştırayım Burası Türkiye’’ adlı oyunda hem oyunculuğu hem de canlı performans sergileyerek söylediği şarkılarla izleyicinin beğenisini kazandı.
Özay, "Dekolte" ve "Melekler Evi" adlı müzik eğlence programları sunuculuklarının yanı sıra, Fısıltı Dergisi, Zeyn Ayakkabı, Jandarma Güçlendirme Vakfı, Sabah Gazetesi, Star Live Dergisi, Schlafgut, Burda Dergisi reklam filmelerinde rol aldı. Ayrıca, 1994’te Nuray Hafiftaş ve Ufuk Bigay’ın, 1995’te Alihan ve Gökhan Güney’in 1997’de Mahsun Kırmızıgül’ün 1998’de Ferhat Güzel’in kliplerinde rol alan Özay, Yaşar Günaçgün, Selami Şahin, Arto ve Demet Akalın’ın kliplerinde de oynadı.
Kariyeriyle olduğu kadar özel hayatıyla da magazin basınının ilgisini çeken Özay,2003 yılında Türkiye’de bir ilki gerçekleştirerek “Tuğba Özay’la Fitness” adlı ilk Türk yapımı Aerobik VCD ve DVD’sini yaptı.
Kısa bir süre sonra yine bir ilke imza atarak kariyerindeki 10 yıl anısına Best of Tuğba Özay kataloğunu hayata geçirdi. 1 sınıf kalitedeki bu çalışması alanında ilk ve tektir. Katalogdan elde edilen gelirle Tuğba Özay Ankara Çubuk’da hortum felaketinde yıkılan köy okulunu yeniden yaptırdı ve dönemin Milli Eğitim Bakanı Hüseyin Çelik’ten ödül alarak onurlandırıldı.
2006 yılında İsrail basını kendisine ‘Ortadoğunun Gisel’i’ manşetleriyle gazetelerinde yer verdi.
2008 yılında kariyerinin zirvesinde olduğu bir dönemde başından talihsiz bir olay geçti. 5.5 ayının Paşakapısı Kadın ve Çocuk Tutukevi’de geçmesine neden oldu. Özgürlüğüne kavuştuktan sonra Doğan Kitap’la anlaşarak tuttuğu günlükleri "BEDEL" adlı kitabında romanlaştırdı.
Müzik, Magazin, Yarışma ve Eğlence programları da yapan Tuğba Özay yıllardır festival ve özel gecelerinde sunuculuk görevini başarı ile sürdürmektedir.
Tuğba Özay, 12 Mayıs 2009 tarihinde İtalya'nın Milano kentinde görkemli bir düğünle İtalyan İş Adamı Ludovic Fattizzo ile evlendi. 4 yıl sonra boşanma kararı alan Tuğba Özay, 6 yıl sonra 2015 yılında boşanabildi.
27 Haziran 2009 da Monaco'da Prens Albert'in ev sahipliği yaptığı gecede ünlü modacı Terrence Bray'ın Unicef ve Kanser hastaları yararına düzenlenen defilede baş manken olarak podyuma çıkması basında büyük yankı uyandırdı.
Tuğba Özay, 2012 yılında TV8’de yayınlanan ve Kenya'da yapılan “Tropytürk” yarışmasına katılmıştır. 2012 yılında tv8'de yayınlanan ve çekimleri Kenya'da yapılan Trophy Türk adlı yarışma programında yer almıştır. Burcu Çetinkaya ile birlikte Billur Kalkavan, Berksan Özer, Hale Caneroğlu, Ceyda Ersoy, Esra Ersoy, Zaza Enden, Leyla Bilginel, Şener Üşümezsoy, Ertem Şener, Serkan Tanırgan, ve Önder Bekensir ve Helin Avşar da yarışmacı ekip içindeydi.
Tuğba Özay, Nisan 2013 tarihinde başlayıp Show TV’de yayınlanan “Ben Burdan Atlarım” yarışmacıları arasında oldu. Yapımcılığını Med Yapım'ın yaptığı 12 Nisan 2013'de ilk bölümü Show TV'den canlı olarak yayınlan yarışmada yarışmacılar Tuğba Özay, Asena Onur Çakmak, Bayhan Gürhan, Gökhan Taşkın, Atilla Taş, Leyla Bilginel, Neslihan Önder, Nur Gümüşdoğrayan, Önder Bekensir, Sema Çelebi, Semih Yuvakuran, Semiha Yankı, Serkan Tanırgan, Şener Üşümezsoy, Timur Kunt, Tony Hill, Günay Musayeva, Verda Penso olmuştur. Birinciliği Önder Bekensir almıştır.