Zhang Ziyi es hija de Zhang Yuanxiao, un economista, y Li Zhousheng, una maestra.

Desde pequeña entró a una escuela de danza, y a los 15 años de edad ganó un concurso de danza nacional.^[4]​

Estuvo comprometida con el economista israelí-estadounidense Aviv "Vivi" Nevo,^[5]​ sin embargo se separaron en 2010.^[6]​

En 2015 se casó con el músico chino Wang Feng. La pareja le dio la bienvenida a su primera hija, Wang Xingxing, el 27 de diciembre del mismo año en los Estados Unidos.^[7]​ En abril de 2019 se anunció que estaba esperando a su segundo bebé, a quien le dieron la bienvenida en Año Nuevo.^[8]​^[9]​ Ziyi es la madrastra de las dos hijas anteriores de Feng, Wang Manxi y Wang Jingyi. En 2023 se divorció de Wang.

Ziyi llegó a la fama cuando el director Zhang Yimou la contrató para la película El camino a casa (Wo de fu qin mu qin), una historia de amor juvenil acerca de una chica que se enamora del nuevo profesor del pueblo.^[10]​ La fuerza de su actuación agrada a los periodistas de su país, y menos de tres meses después es llamada a protagonizar Wò hǔ cáng lóng, aclamada por la crítica internacional, ovacionada en el Festival de Cannes y que se convierte en la película extranjera más taquillera en la historia de los Estados Unidos.^[11]​

Desde entonces su figura se hace notable y es contratada para su primer largometraje estadounidense Rush Hour 2, junto al reconocido actor Jackie Chan.^[12]​

En 2004 protagoniza La casa de las dagas voladoras, que le vale una nominación a mejor actriz en los premios BAFTA y de nuevo el reconocimiento internacional, por lo que es llamada por Rob Marshall para protagonizar junto a Ken Watanabe su producción Memorias de una Geisha, película por la cual obtiene su primera nominación al Globo de Oro.^[13]​ Después de esta destacada actuación, la actriz apareció en otras producciones como Horsemen (2008), Love for Life (2011), My Lucky Star (2013), Where's the Dragon? (2015), The Cloverfield Paradox (2018)^[14]​ y Godzilla 2: el rey de los monstruos (2019).

Ha participado en numerosos videos musicales, como los de los artistas Tian Zhen, Xie Xiaodong, Coldplay (Magic) o Wang Feng.

• Monarch Industry (2021)^[15]​^[16]​

• Touching Starlight (1996)
• El camino a casa (1999)
• Wò hǔ cáng lóng (El tigre y el dragón) (2000)
• Rush Hour 2 (2001)
• Zu Warriors: la leyenda (2001)
• Musa (2001)
• Hero (2002)
• Purple Butterfly (2003)
• Mi esposa es una gángster 2 (2003)
• 2046 (2004)
• La casa de las dagas voladoras (2004)
• Jasmine Women (2004)
• Princess Raccoon (2005)
• Memorias de una geisha (2005)
• The Banquet (2006)
• Tortugas Ninja jóvenes mutantes (2007)
• Mei LanFang (2008)
• The Legend of the Black Scorpion (2008)
• Los cuatro jinetes del apocalipsis (The Horsemen) (2009)
• Sophie's Dating Manual (2009)
• Los Imperfectos (2010) (Paragon)
• Love for Life (2011)
• Dangerous Liaisons (2012)
• The Grandmaster (2013)
• Better and Better (2013)
• My Lucky Star (2013)
• Wu Wen Xi Dong (2013)
• Love and Let Love (2014)
• Run for Love: Japan (2016)
• The Cloverfield Paradox (2018)
• The Climbers (2019)
• Godzilla 2: el rey de los monstruos^[2] (2019)
• My Country, My Parents (2021)
• Avatar: El camino del agua (2022)
• The Great War (2023)

• 2021: Happy Camp - invitada
• 2020: I Am An Actor Season 3 - mentora
• 2019: Viva La Romance Season 2 (妻子的浪漫旅行) - miembro
• 2018: I Am An Actor - mentora
• 2017: The Birth of an Actor - mentora
• 2014: Super Brain: Season 1 (ep. #5, 7) - invitada

• Marzo de 2020: Marie Claire China^[17]​
• Octubre de 2019: Elle China

•   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Zhang Ziyi.
• Zhang Ziyi en Internet Movie Database (en inglés).
• Ziyi.org (en inglés)
• Ziyi Zhang en Biosstars