Thérèse Gouin-Décarie naît à Montréal le 30 septembre 1923. Elle est l'héritière d'une lignée digne de mention, étant l'arrière-petite-fille et petite-fille des anciens premiers ministres du Québec Honoré Mercier et Lomer Gouin. Son mariage avec Vianney Décarie, professeur émérite du Département de philosophie de l'Université de Montréal, dure plus de 75 ans et quatre enfants naissent de cette union.

Elle fait des études en psychologie à l'Université de Montréal. Elle obtient successivement un baccalauréat en 1945, une maîtrise en 1947 et un doctorat en 1960. Sa thèse de doctorat, publiée en 1962 sous le titre "Intelligence et affectivité chez le jeune enfant", est le premier ouvrage scientifique à concilier les théories du célèbre psychologue suisse, Jean Piaget, et les thèses de Freud, au profit d'une approche globale du développement cognitif et affectif de l'enfant.

Elle suit une formation clinique en Centre d'orientation à Montréal entre 1946 et 1948 suivie d'un stage au Children's Center de Boston en 1948 et un autre au Centre médico-pédagogique de l'Université de Paris. À son retour d'Europe, elle devient chargée de cours à l'Institut de psychologie et au Département de psychologie de l'Université de Montréal. Elle obtient son agrégation en 1952 et devient professeur titulaire en 1965. Elle demeure professeur titulaire jusqu'en 1991, date à laquelle elle obtient le titre de professeur émérite.

En parallèle à son enseignement, elle anime des séminaires au département de psychiatrie de l'Université McGill, de 1968 à 1974, et est consultante en psychologie à l'Institut de réhabilitation de Montréal et à l'Hôpital Ste-Justine. Elle participe également à l'évaluation du développement mental et affectif de 33 enfants victimes de la thalidomide en 1963. Très impliquée dans son milieu, pendant plusieurs années, elle siège au Conseil de l'Université de Montréal et au Conseil des Universités du Québec, de même qu'elle œuvre au sein de la Commission de vérification de l'évaluation des programmes de la Conférence des recteurs et des principaux des universités du Québec (CRÉPUQ), au conseil d'administration et au comité administratif de l'Hôpital Ste-Justine et au Conseil de l'Ordre national du Québec.

En 1969, elle devient membre de la Société royale du Canada en 1969 et Officier de l'Ordre du Canada, en 1971. Première femme à avoir été nommée au Conseil national de recherches Canada, elle a aussi été la première femme, en 1988, à recevoir un prix du Québec dans le domaine scientifique : le prix Léon-Gérin et le prix Marcel-Vincent de l'Association canadienne-française pour l'avancement des sciences (ACFAS). Ce prix est d’ailleurs rebaptisé, depuis 2013, prix Acfas Thérèse-Gouin-Décarie. En 1990, elle devient Fellow de la Société canadienne de psychologie et Distinguished fellow de l'International Society for Infant Study. En 1991, année de sa retraite de l'Université de Montréal, elle reçoit la médaille Innis-Guérin de la Société royale du Canada et en 1994, elle devient Officier de l'Ordre national du Québec. En 1971, elle devient membre à vie de la Société canadienne de psychologie. Enfin, Thérèse Gouin-Décarie est également titulaire de doctorats honoris causa des universités d'Ottawa en 1981, de l'Université Concordia, en 1994, et de Moncton en 1996. Comme universitaire, elle a siégé à de nombreuses instances administratives, dont le Conseil des Universités du Québec et le Conseil de l'Université de Montréal.

En 2021, la bibliothèque EPC (éducation, psychologie, communication) de l'Université de Montréal est renommée bibliothèque Thérèse-Gouin-Décarie en son honneur.

Thérèse Gouin-Décarie décède le 2 avril 2024, alors âgée de 100 ans.