Năm 1961, nối nghiệp gia đình, Đặng Thùy Trâm thi đỗ vào Trường Đại học Y khoa Hà Nội.
Tháng 6/1966, với những thành tích học tập và hoạt động xuất sắc, đồng chí Đặng Thùy Trâm được Trường Đại học Y khoa Hà Nội cho tốt nghiệp sớm hơn một năm với tấm bằng hạng ưu. Sau khi tốt nghiệp, Đồng chí tình nguyện vượt Trường Sơn vào công tác tại chiến trường Quảng Ngãi. Lúc này nếu ở Hà Nội, đồng chí Đặng Thùy Trâm có thể tìm được cho mình một công việc tốt theo đúng ngành nghề. Nhưng theo tiếng gọi thiêng liêng của miền Nam ruột thịt, người con gái Hà Nội ấy đã xung phong vào miền Nam, nơi những chiến sĩ đang chiến đấu ác liệt nhất, anh dũng nhất.

Tháng 3/1967, vừa vào đến Quảng Ngãi, bác sĩ Đặng Thùy Trâm được phân công phụ trách Bệnh xá Đức Phổ, Quảng Ngãi - thực chất đây là một bệnh xá tiền phương. Từ tháng 4/1967 đến tháng 5/1970, chị Đặng Thùy Trâm là Bệnh xá trưởng Bệnh xá Đức Phổ. Suốt thời gian ấy, Đồng chí đã cùng với các đồng nghiệp đã cứu chữa cho hàng nghìn thương binh và nhân dân Đức Phổ; đã lăn xả vào cứu chữa thương binh, chăm sóc thương binh, tổ chức cho đơn vị di chuyển thương binh, di chuyển địa điểm để chống càn, đi công tác xuống cơ sở.

Ngày 22/6/1970, trong một chuyến công tác từ vùng núi Ba Tơ về đồng bằng, Bệnh xá Đức Phổ bị lính Mỹ tập kích và đồng chí Đặng Thùy Trâm anh dũng hy sinh khi chưa tròn 28 tuổi đời. Đặng Thùy Trâm đã ngoan cường chiến đấu như tinh thần của Mariuyt, của Gavơrốt trên chiến lũy thành Paris mà Đồng chí từng ngưỡng mộ.

Sau khi tập kích bắn phá Bệnh xá Đức Phổ, Fredric Whitehurst - một lính Mỹ, tại chiến trường Đức Phổ, Quảng Ngãi tìm thấy một cuốn sổ tay được bọc bằng vải, định châm lửa đốt nhưng người thông dịch của ông đã cản: "Đừng đốt. Bản thân nó đã có lửa rồi!". Nghe lời khuyên, người lính Mỹ ấy đã không đốt quyển sổ tay và sau khi chiến tranh kết thúc, họ đã tìm mọi cách để trao lại cho gia đình. Đó chính là cuốn “Nhật ký Đặng Thùy Trâm” nổi tiếng sau này, cùng với nhật ký “Mãi mãi tuổi 20” đã tạo thành phong trào “tiếp lửa truyền thống” của các cựu chiến binh và thế hệ trẻ Việt Nam.

Ghi nhớ công lao của Liệt sĩ, Bác sĩ Đặng Thùy Trâm, năm 2006 Nhà nước ta đã truy tặng chị danh hiệu Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân. Bộ phim Đừng Đốt do Đặng Nhật Minh làm đạo diễn được dựng lên từ Nhật ký Đặng Thùy Trâm, đã gây tiếng vang trong dư luận khán giả. Tên của Đặng Thuỳ Trâm đã được đặt cho một trạm xá tại thôn Nga Mân, xã Phổ Cường, huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi. Đặng Thùy Trâm cũng là tên một con đường ở Quận 8 và một con đường ven sông ở quận Bình Thạnh, TP.Hồ Chí Minh. Năm 2012, Hội đồng Nhân dân TP. Hà Nội cũng quyết định lấy tên Đặng Thuỳ Trâm đặt cho một đường phố thuộc quận Cầu Giấy, đoạn từ ngõ 477 đường Hoàng Quốc Việt đến điểm giao cắt với phố Nghĩa Tân và phố Phạm Tuấn Tài…