A színésznő kínai emigránsok gyermekeként látta meg a napvilágot az Egyesült Államokban. A szülei amerikainak akarták nevelni, és őt magát is hosszú ideig zavarta a származása. Később azonban kezdett egyre komolyabban érdeklődni az ázsiai kultúra iránt: a Mitchigani Egyetemen ázsiai nyelvekből és kultúrából diplomázott. Liu színészetet, táncot, éneket is tanult, valamint járatos a Kali-Eskrima-Silat nevű indonéziai harcművészetben, perfektül beszéli a mandarin és a kínai nyelvet, tangóharmonikán játszik, őrülten rajong a sportokért (sziklamászás, sí, lovaglás és snowboard), és mellesleg több kiállítást maga mögött tudó képzőművész. Mivel ez még mindig nem volt elég, fogta magát, és színészi karrierbe kezdett. Első tévés szerepét a Beverly Hills, 90210 című sorozat egyik epizódjában kapta, majd más kisebb fellépések után a Pearl című sitcomban megkapta első állandó szerepét. Játszott a Vészhelyzetben és az X-aktákban, majd az Ally McBealben történt 1998-as vendégszereplését követően beindult a karrierje. Alakítása ugyanis olyan sikeres volt, hogy a producer rögtön felajánlott neki egy állandó szerepet. Azóta Calista Flockhart mellett a rideg, számító és gonosz Ling Woo-t játszó Liu az egyik legnépszerűbb figurája lett a sorozatnak. Színházi fellépései között olyan produkciók szerepelnek, mint a Pillangókisasszony, a Hair vagy a Jézus Krisztus Szupersztár. Az utóbbi években pedig gőzerővel beindult filmes karrierje is. A Jerry Maguire – A nagy hátraarcban Tom Cruise, a Visszavágóban Mel Gibson, Az igazság útja című filmben Clint Eastwood, az Új csapásban pedig Jackie Chan mellett mutatkozott. A Charlie angyalai három gráciájának egyikeként mindenesetre vagány nyomozóként is megcsodálhattuk.
Legutóbb az Alvilági játékok (Lucky Number Slevin) című thriellerben szerepelt.