Sławę przyniosła jej rola prawniczki Ling Woo w popularnym serialu telewizyjnym "Ally McBeal". Publiczność kinowa mogła podziwiać ją m.in. obok Cameron Diaz oraz Drew Barrymore w "Aniołkach Charliego" (2000).

Lucy Liu, córka imigrantów z Chin, biochemiczki i inżyniera, zanim zdecydowała się na rozpoczęcie kariery aktorskiej, zdobyła solidne wykształcenie. Po ukończeniu w 1986 r. prestiżowego liceum Stuyvesant High School zapisała się na Uniwersytet Nowojorski. Po roku nauki przeniosła się na wydział języków i kultury Azji na University of Michigan w Ann Arbor. Równocześnie studiowała taniec i dramat, a także zajmowała się fotografią oraz tworzeniem instalacji multimedialnych. W 1993 r. doczekała się własnej wystawy w Cast Iron Gallery w Nowym Jorku.

Na scenie debiutowała podczas ostatniego roku studiów w uczelnianej inscenizacji "Alicji w Krainie Czarów", gdzie zagrała tytułową rolę. Zachęcona sukcesem postanowiła związać swoje życie z aktorstwem. Przeprowadziła się do Los Angeles i zaczęła chodzić na przesłuchania. Na życie oraz lekcje gry aktorskiej zarabiała pracując jako sekretarka, instruktorka aerobiku oraz hostessa. Wreszcie, na początku lat 90., zaczęła pojawiać się na ekranie - przede wszystkim w telewizji. W epizodzie "Beverly Hills 90210" (1991) zagrała kelnerkę w barze Peach Pit. Wkrótce można ją było oglądać w pojedynczych odcinkach seriali takich, jak: "Prawnicy z Miasta Aniołów" (1993), "Coach" (1994), "Ostry dyżur" (1995), "Z Archiwum X" (1996), "Nash Bridges" (1996), "Nowojorscy gliniarze" (1997). W sitcomie "Pearl" (1996), wyprodukowanym przez sieć telewizyjną CBS, wcieliła się w postać ambitnej studentki.

Na dużym ekranie zaczęła występować od połowy lat 90. Po epizodzie prostytutki w niezależnym dramacie "Guy" (1996) zagrała jedną z byłych dziewczyn Toma Cruise'a w komedii "Jerry Maguire" (także 1996) Camerona Crowe. Przez miesiąc przygotowywała się do roli Cathi Rose w "City of Industry" (1997), w którym partnerowała Harveyowi Keitelowi oraz Stephenowi Dorff. Wreszcie, wraz z sukcesem "Ally McBeal", przyszedł w karierze Liu wielki przełom. Zgłaszając się na przesłuchania liczyła na rolę Nelle Porter. W postać tę wcieliła się ostatecznie inna aktorka - Portia de Rossi. Liu jednak tak bardzo spodobała się producentowi serialu, Davidowi E. Kelleyowi, iż ten postanowił umożliwić jej występ w jednym z odcinków. Chinka okazała się tak dobra, iż została zaangażowana na stałe. Razem z pozostałymi członkami telewizyjnej firmy prawniczej kilkakrotnie była nominowana do nagrody Gildii Aktorów Ekranowych oraz Emmy dla najlepszej obsady. Powodzenie serialu przyczyniło się do większego zainteresowania Liu także wśród reżyserów kinowych.

W 1999 r. partnerowała Melowi Gibsonowi w filmie sensacyjnym "Godzina zemsty". Nie zabrakło jej także w "Prawdziwej zbrodni", "The Mating Habits of the Earthbound Human" oraz niezbyt udanej komedii "Kumpel do bicia" (wszystkie 1999). Z ciepłym przyjęciem spotkała się rola zbuntowanej księżniczki Pei-Pei, którą z opresji na Dzikim Zachodzie musi ratować sam Jackie Chan w komedii "Kowboj z Szanghaju" (2000). W tym samym roku Lucy znalazła się obok Billy Crystala w obsadzie kinowej wersji popularnego w drugiej połowie lat 70. serialu "Aniołki Charliego". Po raz pierwszy otrzymała honorarium wynoszące milion dolarów. Razem z Diaz oraz Barrymore została nagrodzona przez MTV oraz Akademię Filmów Science Fiction, Fantasy i Horrorów - statuetkami dla najlepszego ekranowego zespołu.

W życiu prywatnym Liu nie jest z nikim związana, chociaż przez jakiś czas spotykała się z Nicholasem Lea. Powtarza: "Do tej pory nigdy nie miałam poczucia, iż nie kontroluję swojego przeznaczenia. W tej chwili nie mogę sobie wyobrazić, aby to się zmieniło". Dodaje: "Chcę korzystać z życia, dopóki mogę". Poza ekranem i jej wielkimi pasjami są indonezyjskie style walki, jazda konna i wspinaczka. Nadal fotografuje. Występuje także w teatrze.