Tuba Ünsal 1981 Denizli doğumludur. Babası asker olan Tuba Ünsal, babasının mesleğinden dolayı farklı şehirlerde yaşamış ve eğitim görmüştür.
Lise öğrenimini İzmir'de tamamlayan Tuba Ünsal, sonrasında Çanakkale 18 Mart Üniversitesi İşletme Bölümü'ne girmiş fakat birinci sınıfta üniversite öğrenimine ara vermiştir. Ardından İstanbul Bilgi Üniversitesi'nde üniversite eğitimini tamamlamıştır.
Tuba Ünsal'ın ekran kariyeri ise 1998 yılında katıldığı Elite Model Look yarışması ile başlamıştır. Bu yarışmadan sonra mankenlik kariyeri başlayan Tuba Ünsal, çeşitli defilelerde ve fotoğraf çekimlerinde boy göstermiştir.
Mankenlikten sonra oyunculuğa yönelen Tuba Ünsal, ABD'nin Los Angeles kentine giderek burada oyunculuk eğitimi almıştır. Eğitim aldıktan sonra birçok TV dizisi ve sinema filminde rol alan Tuba Ünsal, Yılmaz Erdoğan'ın yönetmenliğinde çekilen "Vizontele Tuuba" adlı filmde başarılı bir oyunculuk sergilemiştir. Ayrıca oyuncu Rıza Kocaoğlu ile baş rolü paylaştığı aşk filmi "Dünyanın En Güzel Kokusu" sinemada oldukça sevilen ve ilgi gören filmlerden biri olmuştur.
Tuba Ünsal 3 evlilik yapmıştır. İlk evliliği Cem Cantaş ile, ikinci evliliği ise Murat Pilevneli ile olan Tuba Ünsal, Murat Pilevneli'den Sare adında bir kız çocuğu dünyaya getirmiştir. Son olarak da 2013 yılında gazeteci Mirgün Cabas ile evlenen Tuba Ünsal'ın bu evlilikten de Civan Mert adında bir oğlu olmuştur.