Pod koniec lat 90. XX wieku media nadały jej przydomek „mała Gong Li”. Dziś wiadomo, że wyrosła na samodzielną gwiazdę międzynarodowego formatu. W 2001 roku magazyn „People” uznał ją za jedną z 50 najpiękniejszych ludzi świata.

Aktorka dorastała w zachodnim Pekinie. Jej matka Li Zhousheng była przedszkolanką, a ojciec Zhang Yuanxiao ekonomistą. Ziyi ma starszego brata Zhang Zinan, który prowadzi agencję reklamową i jest agentem aktorki w Chinach. Przez sześć lat uczyła się tańca. Specjalizowała się w tańcu tradycyjnym. Zdobyła kilka nagród, m.in. w 1994 roku wygrała czwarty Doroczny Narodowy Konkurs dla Młodych Tancerzy, ale wiadomo było, że gdy dorośnie, nie osiągnie znaczącego sukcesu jako tancerka.

Kiedy była na drugim roku studiów w Centralnej Chińskiej Uczelni Artystycznej w Pekinie, reżyser Zhang Yimou urządził w szkole casting do reklamy szamponu. Ziyi nie dostała roli, ale Yimou zapamiętał ją i sześć miesięcy później zaangażował do filmu „Droga do domu” (1999). Była świetna w roli młodej uczennicy zakochanej w nauczycielu. Film zdobył Srebrnego Niedźwiedzia na festiwalu w Berlinie. Kolorowe magazyny donosiły o romansie aktorki ze starszym od niej o prawie trzydzieści lat reżyserem. Żadne z nich nie potwierdziło plotek. Z Yimou spotkała się także w czasie pracy przy „Hero” (2002) oraz „Domu latających sztyletów” (2004).  

Dzięki rekomendacji Zhang Yimou, Ziyi dostała propozycję zagrania w „Przyczajonym tygrysie, ukrytym smoku” (2000). Reżyser Ang Lee początkowo zamierzał dać rolę Jen bardziej doświadczonej aktorce Shu Qi, ale ostatecznie zdecydował się na dziewiętnastoletnią Zhang. „Przyczajony tygrys, ukryty smok” odniósł ogromny sukces wśród publiczności i krytyków filmowych. Zgarnął cztery Oscary oraz wiele innych nagród. Ziyi została nagrodzona laurem Independent Spirit Awards oraz nagrodą Stowarzyszenia Krytyków Filmowych Toronto dla najlepszej aktorki drugoplanowej, a także otrzymała filmową nagrodę MTV w kategorii najlepsza scena walki.

Nie znała słowa po angielsku, gdy została zaangażowana w roli niebezpiecznej Hu Li w „Godzinach szczytu 2” (2001) Bretta Ratnera, z Jackie Chanem i Chrisem Tuckerem. W filmie „Musa” (2001) Sung-su Kim, zagrała czternastowieczną księżniczkę, przetrzymywaną w charakterze zakładniczki w czasie walk między rodami tworzącymi dynastie Yuan i Ming. W 2001 roku wystąpiła także w filmie Harka Tsui pt. „Wojownicy krainy Zu”. Dwa lata później zagrała główną rolę w dramacie politycznym „Purple Butterfly” (2003) Ye Lou.

Za portret Bai Ling w melodramacie z elementami science fiction „2046” (2004) Wong Kar Waia, została uhonorowana nagrodą Stowarzyszenia Krytyków Filmowych Hong Kongu oraz laurem dla najlepszej aktorki 2004 roku w czasie rozdania Hong Kong Film Awards. Na planie amerykańskiej ekranizacji powieści Arthura Goldena pt. „Wyznania gejszy” w reżyserii Roba Marshalla, wyprodukowanej przez  Stevena Spielberga, po raz drugi po „Przyczajonym tygrysie, ukrytym smoku” spotkała się z aktorką Michelle Yeoh. Bohaterką „Wyznań gejszy” jest Nitta Sayuri, która w wieku dziewięciu lat została sprzedana do szkoły gejsz.

Choć może się wydawać inaczej, Zhang nie zna żadnej ze wschodnich sztuk walki. W wolnym czasie pływa i gra w tenisa. Interesują ją gry wideo oraz melodramaty i komedie romantyczne. Lubi zajadać się lodami i czekoladą. Słucha piosenek Phila Collinsa, Jacky Cheung i Anity Mui. Jej ulubionym aktorem jest zmarły w 2003 roku Leslie Cheung. Ziyi nie lubi udzielać wywiadów.