A multitalentum kínai bevándorlók gyeremeként jött a világra New York Queens kerületében. Gyerekkora óta próbálja egyesíteni a szüleitől kapott keleti kultúrát a nyugati életmóddal. Az egyetemen is kínai nyelvet és irodalmat hallgatott, kezdetben New Yorkban, majd Michiganben (szülővárosa egyetmének "sötét és szarkasztikus" miliője kergette vidékre). Melléktárgyként ekkor vette fel a színészetet, a képzőművészet és a tánc mellé.

Első sikerélménye az egyetem utolsó évében érte: az Alice Csodaországban előadására válogattak szereplőket, ahol ő is megpályázott egy kisebb szerepet. Végül azonban Alice figurája landolt nála. Ez megerősítette abban, hogy van keresnivalója a pályán. Los Angelesbe költözött, és válogatásokra kezdett járni. Kezdetben csak statisztaszerepek jutottak neki: pincérnőt játszott például a Beverly Hills, 90210 című sorozatban, és pár pillanatra feltűnt a Vészhelyzet-ben, valamint az X-akták-ban is. 

Első játékfilmjében, a Jerry Maguire-ben ő alakította Tom Cruise exének rövid szerepét, Zellweger pedig a későbbi barátnőt. Ezután jelent meg az Ally McBeal című sorozat válogatásán, ahol megismétlődött egy korábbi élménye: egy kis szerepre pályázott, és annyira megtetszett a producernek, hogy főszerep lett belőle. David E. Kelley valósággal beleszeretett mandulavágású szemeibe, és előbb csak egy epizódnyi főszerepet írt neki, majd állandó szereplővé tette a sorozatban.

Szintén ebben az évben, tehát 1999-ben meglepő szerepben mutatkozott Mel Gibson mellett a Visszavágó című játékfilmben: egy kínai dominát alakított. Ebben az évben több hollywoodi alkotás epizódszerepét bízták rá. Szupersztárrá kétségtelenül a Charlie angyalai újkori feldolgozása tette, melyben Drew Barrymore-ral és Cameron Diazzal győzedelmeskedett a férfiak felett. Majd teljesítményüket megismételték három évvel később a Charlie angyalai: Teljes gázzal című második részben - még több digitalis trükkel felcicomázva.

Kill Bill - Chia Hui Liu, Lucy Liu és Chiaki Kuriyama

Első igazi akcióhősnő-szerepét Antonio Banderas mellett a Ballistic: Robbanásig feltöltve című filmben játszotta, de ahol gyökereihez is visszatérhet, és minden tudományát kamatoztatni tudja, az kétségtelenül a Kill Bill. Tarantino új filmjében Uma Thurman egyik legerősebb ellenfelét alakítja, akivel csaknem 45 percen keresztül küzd a vásznon.

Mikor Liu meglátta az elkészült filmet, így nyilatkozott: "Annyi benne az erőszak, hogy attól félek, a nézők el fogják hagyni a mozit! Pedig tulajdonképpen ez nem az a földbe döngölő erőszak, hanem a humoros fajta! Van a filmben egy jelenet, ami annyira véresre sikerült, hogy fekete-fehérre kellett változtatni, hogy a vér inkább olajnak tűnjön. Így máris elemelkedik a valóságtól, és stilizálttá válik. Az ember máshogy kezdi kezelni, másképp kezd gondolkodni az erőszakról is. Lassan úgy tűnik majd, mintha az erőszak egyfajta nyelv volna, kommunikációs eszköz."

A Kill Bill-ben játszott szerepével talán sikerül Lucy Liunak, amire gyerekkora óta vágyik: egyesíteni szülei kultúráját az amerikaival.