E' nata il 9 febbraio 1979 a Pechino, dove ha studiato all'Accademia di Danza dal 1990 al 1996. Attualmente frequenta il secondo anno del Dipartimento di Recitazione della Scuola Centrale di Teatro di Pechino. Zhang ha vinto nel 1994 la Coppa Taoli per la Danza tradizionale cinese al quarto Concorso Giovanile Nazionale di Danza. Ha recitato in due pubblicità a Pechino e a Hong Kong. Ha debuttato nel cinema nel 1999 nel melodramma "La strada verso casa" di Zhang Yimou. Ma è grazie al successo interplanetario "La tigre e il dragone" che la Ziyi diviene di colpo popolarissima e sulla bocca di tutti. Nel 2001 il magazine 'People' la inserisce tra le 50 dive più belle dell'anno. Da allora è sempre protagonista di questo tipo di classifiche per qualunque magazine, richiamando l'attenzione dei pubblicitari che si mettono in fila per averla come testimonial. La carriera prosegue fulminea con un ruolo importante dopo l'altro. Senza sapere una parola d'inglese, subito dopo "La tigre e il dragone" debutta ad Hollywood accanto a Jackie Chan con la hit mondiale "Rush Hour 2". Ritorna in patria per girare gli spettacolari "Hero" e "La foresta dei pugnali volanti", che consolidano il suo legame con le pellicole d'arti marziali, pur non avendole mai studiate seriamente. Nel 2004 cambia decisamente genere girando "2046" di Won Kar-Wai. Lo stesso anno appare al secondo posto nella classifica della rivista "Forbes" cinese delle celebrità più famose dopo la star NBA Yao Ming, mentre il "Times Magazine" la inserisce nella lista delle 100 persone più influenti del mondo, nominandola "Il dono della Cina ad Hollywood". Nel 2005 ottiene finalmente il suo primo ruolo da protagonista in "Memorie di una Geisha", dove le viene richiesto il difficile compito di recitare in inglese con accento giapponese. L'anno seguente viene scelta fra gli otto giurati del Festival di Cannes nella giuria presieduta da Wong Kar-Wai.