Elève dans une école secondaire affiliée à l'Université de danse de Pékin dès l'âge de 11 ans, Zhang Ziyi poursuit sa formation à la prestigieuse Ecole centrale d'art dramatique de Pékin. En 1998, alors qu'il lui reste encore un an d'études, elle débute sur grand écran dans The Road Home de Zhang Yimou, Ours d'argent et Prix du jury oecuménique du Festival de Berlin 2000. C'est cependant quelques mois plus tard que l'actrice se révèle aux yeux du monde entier dans Tigre et dragon d'Ang Lee (2000) dans lequel elle incarne une intrépide guerrière avec de nombreuses récompenses internationales à la clé. Son passeport pour Hollywood acquis, Zhang Ziyi part aux Etats-Unis en 2001 pour incarner la méchante de Rush hour 2 aux cotés de son compatriote Jackie Chan, avant de retrouver la Chine dans La Légende de Zu 2 de Tsui Hark puis le drame historique et épique dans Musa, la princesse du désert du coréen Kim Sung-Soo. Nouveau wu xian pian, traditionnel film de sabres, et nouveaux combats dans Hero qui marque ses retrouvailles avec Zhang Yimou et pour lequel elle côtoie Jet Li, Maggie Cheung, Tony Leung Chiu Wai et Donnie Yen. Tourné en 2002, le film sort en septembre 2003 en France, quelque mois après la présentation en compétition cannoise de Purple Butterfly de Lou Ye où Zhang Ziyi incarne une résistante chinoise à l'envahisseur japonais dans les années 30. La même année, elle tourne sous la direction de Wong Kar Wai dans 2046 puis retrouve Zhang Yimou sur le tournage de Le Secret des poignards volants. A 25 ans, la jeune femme s'affirme comme l'une des plus grandes stars du cinéma asiatique.
