Люси Алексис Лиу родилась в Нью-Йорке, в районе Куинс. Родители ее эмигрировали в США из Китая. После окончания престижной школы "Stuyvesant" в 1986 году она поступила в университет Нью-Йорка, откуда через год ушла в Мичиганский университет в Анн-Арбор. Там Люси Лиу специализировалась на изучении азиатских языков и культур. Во время учебы она также посещала занятия по актерскому, танцевальному и вокальному мастерству, играла главную роль в постановке "Алисы в Стране чудес". После окончания университета Люси Лиу прошла стажировку в Гонконге.
В 1991 году она дебютировала на телевидении, снявшись в роли официантки в одной из серий "Беверли-Хиллз, 90210", затем играла различные небольшие роли в сериалах. В середине 1990-х годов Люси Лиу играла в спектаклях "Мадам Баттерфляй", "Занавес из красного дерева".
