Lucy Liu ha conseguido mucho éxito crítico y comercial en el cine, televisión y Broadway. Liu protagoniza la valorada serie dramática Elementary, de CBS, en la que interpreta a la Dra. Joan Watson junto con Jonny Lee Miller (Sherlock Holmes). Su interpretación del papel le valió un premio Teen Choice Award a la mejor actriz de televisión. Liu también ganó el prestigioso premio a la mejor actriz de drama de los Premios Internacionales Seúl de Arte Dramático en 2013. La serie fue nominada al Television Critics Association Award a la mejor serie debutante. En 2014, Liu debutó como directora en televisión con el episodio titulado Paint It Black, escrito por Robert Hewitt Wolfe. Elementary fue vendida para su sindicación al comienzo de la segunda temporada, convirtiéndose en una de las ventas para sindicación más rápidas en la historia de CBS. Estará disponible en WGN y Hulu.

Liu dirigió un episodio del exitoso drama norteamericano Graceland, que supuso su cuarto trabajo tras las cámaras.

En 2012, Liu se unió al reparto de la aclamada serie Southland, producida por John Wells y protagonizada por Michael Cudlitz, Shawn Hatosy, Regina King y Ben McKenzie. Su interpretación de la oficial Jessica Tang le valió un Critic's Choice Award 2012 a la mejor actriz invitada de una serie de drama y una nominación al NAACP a la mejor actriz de reparto en una serie de drama.

Liu retomó recientemente su personaje Silvermist en Campanilla y la leyenda de la bestia. Su reciente película El hombre de los puños de hierro, también protagonizada por Russell Crowe, fue dirigida por The RZA. En 2011, Liu coprotagonizó tres películas: La película de Tribeca Film El profesor, dirigida por Tony Kaye, en la que comparte un reparto estelar con Adrien Brody, James Caan y Marcia Gay Harden, y que se estrenó en el Festival de Cine de Tribeca; East Fifth Bliss, una comedia protagonizada por Michael C. Hall y Peter Fonda, que se estrenó en el Festival de Cine de Newport Beach; y Someday This Pain Will Be Useful To You, la adaptación de Roberto Faenza de la novela de Peter Cameron. La película se presentó en el Festival de Cine de Roma.

Liu debutó en Broadway en marzo de 2010 en la obra ganadora de un premio Tony God of Carnage, en la que interpreta a Annette en un reparto que incluye a Jeff Daniels, Dylan Baker y Janet McTeer. La aclamada película por la crítica Freedom's Fury se presentó en el Festival de Cine de Tribeca en 2006 y marcó el debut como productora de Liu.

Otras películas en las que ha actuado Liu son Los ángeles de Charlie, Los ángeles de Charlie: Al límite, Kill Bill, Chicago, Código negro, Rise: Cazadora de sangre, Espiando a los detectives, Domino, El caso Slevin, Tres agujas, Los rebeldes de Shangai, Payback, Jugando a tope, Enemigos: Ecks contra Sever y The Year of Getting to Know Us.

En televisión, Liu fue nominada al premio NAACP a la mejor actriz por su papel en la comedia romántica de Lifetime Network en noviembre de 2010 Marry Me. Liu interpretó a la inolvidable Ling Woo en la exitosa serie de Fox Ally McBeal, un papel que le valió nominaciones al Emmy y al Premio del Sindicato de Actores a la mejor actriz de reparto en una serie de comedia. También apareció en papeles principales en las series Cashmere Mafia y Sexy Money y apareció como artista invitada en las series de HBO Sexo en Nueva York, Joey y Betty. Además, Liu ha prestado su voz a exitosas series de animación como Los Simpson, Futurama y El rey de la colina.

Liu colaboró con el músico y cantante Jeymes Samuel, de la banda británica The Bullitts en el videoclip The Die By Dawn and Other Short Stories.

Cuando no la vemos en el teatro o el cine, Liu suele estar en su estudio de arte en Nueva York. Liu es una exitosa artista visual, cuyo trabajo en pintura, escultura, fotografía y medios mixtos se han exhibido en varias exposiciones durante los últimos veinte años. Salma Editions publicó su primer libro de arte en otoño de 2012, una colección de pinturas de acrílicos y tinta sobre papel titulada Seventy Two.

Una apasionada defensora de los derechos humanos, Liu se ha involucrado en tres películas que muestran y registran las tragedias e injusticias de la industria internacional del tráfico de niños. En 2008, Liu produjo y narró el corto The Road to Traffic. Fue coproducida por el fotógrafo Norman Jean Roy y dio pie a la película documental Redlight, producida y narrada por Liu. La película se centra en los problemas de las mujeres y niños que son vendidos como esclavos sexuales. Se presentó en el Festival de Cine de Woodstock en 2009 y se emitió en Showtime en 2010.

En 2010, Liu viajó a la India para debutar como directora con el corto narrativo Meena, una adaptación de la historia real de Meena Haseena, que fue secuestrada y vendida a un burdel cuando tenía ocho años y fue forzada a la esclavitud sexual durante una década. Durante su cautiverio, dio a luz a dos niños, a los que rescató más tarde cuando se escapó del burdel. La película retrata la historia del primer capítulo del libro superventas, número 1 del New York Times escrito por Nicholas Kristof y Sheryl WuDunn. La película fue galardonada en 2015 con el Telly Bronze Award al mejor vídeo online - webisodio, segmento o pieza promocional - asunto social y con el Webby Awards Official Honoree al mejor vídeo online: servicio público y activismo.

Liu es embajadora de Unicef desde el año 2004 y ha viajado a misiones en Lesoto, Pakistán, Costa de Marfil, República Democrática del Congo, El Cairo, Perú, Egipto, Haití y Líbano.

En 2006, Liu recibió el premio Women's World Award por su excepcional trabajo humanitario, entregado por la ex primera ministra de Pakistán Benazir Bhutto y patrocinado por la organización World Awards, liderada por el expresidente de Rusia Mikhail Gorbachev. En 2008, recibió el premio humanitario Danny Kaye de Unicef por ayudar a la defensa de los niños implicando a otras celebridades a ayudar en causas internacionales.

En 2012, Liu fue galardonada por Women for Women International con su prestigioso premio Champion For Peace y el The Muse Award del New York Women In Film.

Natural de Nueva York, Liu se graduó en el Stuyvesant High School, estudió en la Universidad de Nueva York y, después, se graduó en Ciencias en la Universidad de Míchigan.