Née dans une famille d’immigrants coréens, Greta Jiehan Lee grandit à Los Angeles et développe très tôt un intérêt pour les arts de la scène. Après des études secondaires à la Harvard-Westlake School, elle étudie la communication et le théâtre à l’Université Northwestern, qu’elle termine vers 2005. Peu après ses études, elle s’installe à New York pour se consacrer à sa carrière d’actrice.
Greta fait ses débuts à l’écran en 2006 avec un rôle dans un épisode de New York, unité spéciale. Rapidement, elle se produit à Broadway, notamment dans The 25th Annual Putnam County Spelling Bee, puis dans La Bête à New York. Parallèlement, elle enchaîne avec des rôles plus ou moins marquants dans des séries comme High Maintenance, Nurse Jackie, Girls, New Girl ou Wayward Pines.
Au fil des années 2010, Greta Lee se fait remarquer dans des séries telles que Russian Doll, Chance et The Morning Show, où son rôle de Stella Bak lui vaut une nomination aux Emmy Awards. Au cinéma, elle apparaît dans des films comme St. Vincent (2014), Sisters (2015), Money Monster (2016), et prête sa voix dans Spider-Man: Into the Spider-Verse (2018) ainsi que sa suite (2023).
Le tournant majeur de sa carrière survient avec le virtuose Past Lives (2023), où elle incarne Nora, un rôle qui lui vaut des récompenses et nominations prestigieuses, dont les Golden Globes, les Critics' Choice et les Independent Spirit Awards. Cette performance marque une véritable percée pour Greta Lee qui devient une figure centrale à Hollywood, à la fois actrice et égérie de marques comme Calvin Klein.
En 2025, elle campe l'un des personnages principaux du blockbuster d'action et de science-fiction Tron: Ares. Pour l'occasion, elle donne la réplique à Jared Leto et Jeff Bridges. On la verra prochainement sur Netflix, dans le thriller géopolitique se déroulant à la Maison Blanche A House of Dynamite de Kathryn Bigelow.
Laurent Schenck