Gregory Woo nació en la isla de Guam en el Pacífico Occidental, de padre chino y madre chamorro (pueblo nativo de Guam), quienes se conocieron cuando estudiaban en la California Polytechnic State University en San Luis Obispo, California. Cuando Woo tenía tres años, sus padres se trasladaron a San Diego, donde Woo asistió a la escuela primaria hasta cuarto grado. Durante ese tiempo, comenzó a crecer su interés por la actuación, y Woo se dio cuenta de que realmente disfrutaba estar parado delante del público, recitando parlamentos al resto de la clase.

La familia de Woo volvió a trasladarse a Round Rock, Texas, un suburbio de la ciudad de Austin, donde su padre había sido transferido por IBM. Woo continuó interpretando durante el resto de la escuela primaria y secundaria así como también en el Zachary Scott Theatre de Austin, donde tomó clases e interpretó varias obras.

Poco tiempo después de finalizar la escuela secundaria, Woo decidió mudarse a la ciudad de Nueva York para estudiar una carrera en arte dramático, a sólo una semana de los acontecimientos del 9/11. Allí estudió en la American Academy of Dramatic Arts y el T. Schreiber Studio. Woo obtuvo numerosos papeles en teatros off-Broadway y para artistas de la escena underground.

En 2004, Woo fue seleccionado como presentador de videos de MTV Chi, la red lanzada por MTV Networks orientada al público asiático estadounidense. Un año más tarde, continuó como presentador por un período de dos años del siguiente programa de la red, MTV Iggy, donde Woo —quien había sido criado como un niño típicamente norteamericano— se interiorizó en su cultura y ascendencia china, así como también en la escena pop asiática.

Woo intervino en un episodio de la serie de Nickelodeon "The Naked Brothers Band" en 2008, pero sus dos líneas de diálogo fueron finalmente recitadas por el legendario patinador Tony Hawk, que apareció en dicho episodio como estrella invitada. Sin embargo, el año siguiente, Woo fue seleccionado para el papel de Sun Lok en El aprendiz de brujo de por sobre una considerable competencia para el papel.

Tras finalizar el rodaje de El aprendiz de brujo, Woo se trasladó a la ciudad de Los Ángeles para continuar desarrollando su carrera profesional como actor.