Родилась в 1968 году в Нью-Йорке, в семье иммигрантов из Тайваня. Окончила университет по специальности «азиатские языки и культура», где овладела, кроме английского, также китайским, японским, испанским и итальянским языками. В 1991 году дебютировала на телевидении, а годом позже — в кино.

Стала известна, благодаря роли Линг Во из сериала «Элли Макбил» (1998-2002), за которую получила номининации на премию «Эмми» и «Премию Гильдии киноактеров США». Среди популярных фильмов с ее участием — «Счастливое число Слевина», «Учитель на замену», «Расплата», «Шанхайский полдень», «Ангелы Чарли» и «Убить Билла»,. Также снималась в сериалах «Кашемировая мафия», «Секретные материалы», «Элементарно».

Из недавних премьер её можно увидеть в сериале «Почему женщины убивают».

В сентябре стало известно, что Люси Лью исполнит главную роль в драме «Розмид». Фильм станет режиссерским дебютом для оператора Эрика Лина («Сердца бьются громко»). 

Действие ленты, основанной на реальных событиях, которые были описаны в статье «План умирающей матери» издания Los Angeles Times, развернется в долине Сан-Габриэль. Главная героиня — иммигрантка, у которой обнаружен рак последней стадии. Она идет на крайние меры, чтобы помочь неуравновешенному сыну-подростку с шизофренией, одержимому массовыми убийствами.