Nascida de imigrantes na cidade de Nova York, Lucy Liu sempre tentou equilibrar o interesse em sua herança cultural com o desejo de ir além de uma experiência estritamente asiático-americana. Sua mãe, Cecilia, bioquímica, é de Pequim e seu pai, Tom Liu, engenheiro civil, é de Xangai. Uma vez relegada a partes "étnicas", a enérgica atriz está finalmente ganhando suas listras como uma protagonista geral.
Ela se formou na Stuyvesant High School em 1986 e se matriculou na NYU. No entanto, ela foi desencorajada pela atmosfera sombria e sarcástica, então ela se transferiu para a Universidade de Michigan após seu primeiro ano. Ela se formou em Línguas e Culturas Asiáticas, conseguindo obter algum treinamento adicional em dança, voz, artes plásticas e atuação. Durante seu último ano, ela fez um teste para um pequeno papel em uma produção de Alice no País das Maravilhas e saiu com o papel principal. Encorajada pela experiência, ela decidiu mergulhar na atuação profissional. Ela se mudou para Los Angeles, dividindo seu tempo entre audições e trabalhos diários em serviços de alimentação. Ela finalmente marcou uma aparição como garçonete em Beverly Hills, 90210 (1990). Esse desempenho levou a mais participações em programas como NYPD Blue (1993), ER (1994) e The X-Files (1993). Em 1996, ela foi escalada como uma estudante universitária ambiciosa na comédia efêmera de Rhea Perlman, Pearl (1996).
Ela apareceu pela primeira vez na tela grande como uma ex-namorada em Jerry Maguire (1996) (ela já havia filmado uma cena no indie Bang (1995), mas foi arquivada por 2 anos). Ela então percorreu uma série de papéis coadjuvantes em pequenos filmes antes de conseguir sua grande chance em Ally McBeal (1997). Ela inicialmente fez o teste para o papel de Nelle Porter, que foi para Portia de Rossi. No entanto, o escritor-produtor David E. Kelley ficou tão impressionado com ela que prometeu escrever um papel para ela em um próximo episódio. O papel acabou sendo o da advogada rosnante e mal-humorada Ling Woo, que ela preencheu com tanta desenvoltura que foi contratada como membro regular do elenco.
A vitória de "Ally" deu a sua carreira cinematográfica um impulso muito necessário - em 1999, ela foi escalada como uma dominatrix no filme de ação de Mel Gibson Payback (1999) e como uma caroneira na saga de boxe mal recebida Play It to the Bone (1999). O ano seguinte trouxe papéis ainda maiores: primeiro como a princesa sequestrada Pei Pei em Shanghai Noon de Jackie Chan (2000), depois como um terço do trio de combate ao crime em Charlie's Angels (2000).
Quando não está assobiando para os clientes ou dando socos bem penteados, ela se mantém ocupada com uma mistura eclética de hobbies fora da tela. Ela pratica a arte marcial de Kali-Eskrima-Silat (luta de faca e bastão), esqui, escalada, cavalga e toca acordeão. Em 1993, ela expôs uma coleção de peças de arte multimídia na Cast Iron Gallery no SoHo (Nova York), após o que ganhou uma bolsa para estudar e criar arte na China. Sua agenda agitada não deixa muito tempo para intrigas românticas, mas ela diz que prefere manter esse lado de sua vida organizado.