東京藝術大学及び同大学院を修了。ウィーン国立音楽大学とキジアーナ音楽院に留学。小澤征爾、小林研一郎、G.ジェルメッティ、E.アッツェル、H＝M.シュナイト、湯浅勇治、松尾葉子、高階正光の各氏に師事。2006年トスカーナ管弦楽団とのツアーを指揮してヨーロッパデビュー、2007年ミラノ・ジュゼッペ・ヴェルディ交響楽団にてオペラデビューを果たした。2008年第10回アントニオ・ペドロッティ国際指揮者コンクールにて優勝。併せて聴衆賞、ペドロッティ協会賞を受賞し、最年少優勝で初の3冠に輝いた。2010年第9回アルトゥーロ・トスカニーニ国際指揮者コンクールにて女性初の受賞者として準優勝。併せて聴衆賞も獲得。2013年第12回齋藤秀雄メモリアル基金賞を受賞。2016年神奈川県立音楽堂にて「三ツ橋敬子の夏休みオーケストラ！」がスタート。子供たちへ多彩な音楽体験を届ける企画内容が好評を得ている。

1978年声優デビュー。アニメ「うる星やつら」藤浪竜之介役、「忍たま乱太郎」きり丸役、「ドラゴンボール」クリリン役、「ONE PIECE」モンキー・D・ルフィ役など人気キャラクターを演じるほか、テレビのナレーション等でも活躍。劇団「おっ、ぺれった」を主宰し、幼児や保護者を対象とした活動にも尽力する。