De ascendencia china esta actriz nació el 2 de diciembre de 1968 en la ciudad de Nueva York. Creció en Queens, con sus padres inmigrantes, su padre es ingeniero y su madre bioquímica.

Estudió en la Universidad de Nueva York siendo transferida un año después a la Universidad de Michigan donde obtuvo el título en “Lenguas y Culturas Asiáticas”, en su estadía en esta casa de estudios comenzó a dar los primeros pasos en actuación al participar en la representación teatral de la obra “Alicia en el país de las maravillas” A finales de los años 80 se trasladó a Los Ángeles para probar fortuna en Hollywood. Tras muchas audiciones logró aparecer en episodios de varias series televisivas como "Sensación de vivir", " La ley de los Ángeles", "Urgencias" o "Expediente X".

Tras participar brevemente en películas de escaso o nulo renombre acreditada en principio como Lucy Alexis Liu, la actriz alcanzó la notoriedad pública gracias a intervenir en la famosa serie "Ally McBeal", a la que se incorporó en el año 1998. A finales de esa década ya obtuvo importantes papeles cinematográficos en films como “Payback” (1999), thriller de Brian Helgeland protagonizado por Mel Gibson o "Jugando a tope" (1999), película ambientada en el mundo del boxeo dirigida por Ron Shelton - protagonizada por Antonio Banderas y Woody Harrelson.

Con "Shangai Noon" (2000), comedia de aventuras de Tom Dey co-protagonizada por Jackie Chan y Owen Wilson, o la taquillera "Los Ángeles de Charlie" (2000), adaptación de la serie televisiva de los años 70 realizada por McG, Lucy Liu alcanzaría el estrellato en Hollywood. Lucy, quien se relaja practicando artes marciales, el esquí y la escalada y tocando el acordeón, sería vista posteriormente en títulos como “Chicago” (2002) de Rob Marshall. Quizás su papel más famoso haya sido el de O-Ren Ishii en las películas de Quentin Tarantino, Kill Bill. En el volumen 1 de la serie, Lucy realizó un papel tan apegado a la actitud del personaje buscado por Tarantino que se hizo merecedora del premio MTV a la Mejor Villana.

Otra película fue "Rise" (2006), película de terror en la que interpreta a una periodista investigando a una peligrosa secta.

En algunas series de televisión y películas, ha usado su voz para caracterizar personajes. En Futurama (de Matt Groening, creador de Los Simpson) interpretó su propia voz. También protagonizo junto a Antonio Banderas la película Ballistic: Ecks vs. Sever. Pero en 2006 presentó un nuevo film, El caso Slevin, en el que comparte cartel con Josh Hartnett, Bruce Willis y Morgan Freeman. En este film Lucy demostró una vez su gran capacidad interpretativa, pero esta vez en un papel divertido y a la vez algo dramático.

El 1° de Diciembre de 2006 estrenó en USA una nueva película, 3 Needles, un drama que aborda tres historias en tres continentes sobre el SIDA. Esta película no obtuvo nominaciones a los Oscar, pese a que la mayoría de los críticos la situaban como una de las grandes triunfadoras.

Posteriormente Lucy ha rodado las películas Watching The Detectives junto a Cillian Murphy, The Year Of Getting To Know Us junto a Sharon Stone y Jimmy Fallon y las series Cashmere Mafia y Dirty Sexy Money. Ha puesto la voz a Viper en Kung Fu Panda y a Silvermist en Tinker Bell. Actualmente se encuentra en negociaciones para volver a ponerse a sus órdenes como en Kill Bill con su amigo Quentin Tarantino, en una nueva película dirigida por Tarantino y protagonizada por Lucy Liu, Jessica Biel y Sharon Stone llamada WEEKEND.

• Tinker Bell (2008, Silvermist, voz) • Kung Fu Panda (2008, Maestra Víbora, voz) • Cashmere Mafia (2008, Mia Barton protagonista de la serie) • Watching The Detectives (2007) • Rise (2007) • Code Name: The Cleaner (2007) • 3 Needles (2006) • El caso Slevin (2006) • Joey (2004) 3 episodios de la primera temporada como Lauren Beck • Domino (2005) • Kill Bill: Volume 2 (2004) • Kill Bill: Volume 1 (2003) • Los Ángeles de Charlie: Al límite (2003) con: Cameron Diaz, Drew Barrymore y Demi Moore • Chicago (2002) • Cypher (2002) • Ballistic: Ecks vs. Sever (2002) • Futurama (artista invitada) (2001) • Los Ángeles de Charlie (2000) con Cameron Diaz y Drew Barrymore • Shanghai Noon (2000) • Play It to the Bone (1999) • The Mating Habits of the Earthbound Human (1999) • Molly (1999) • True Crime (1999) • Payback (1999) • Love Kills (1998) • Flypaper (1997) • City of Industry (1997) • Gridlock'd (1997) • The X-Files (artista invitada) (1996) • Guy (1996) • Bang (1995) • Protozoa (1993)