Bingbing Li naît à Harbin en Chine. Chanteuse et actrice, elle est davantage connue pour la comédie que pour le chant, du moins à l’international. Elle débute sa carrière au cinéma en 1999 dans Seventeen Years, une comédie dramatique de Zhang Yuan. Après avoir campé un personnage dans la série télévisée ("Shao nian zhang san feng"), elle revient sur les grands écrans chinois dans les films d’action A World Without Thieves en 2004 et Dragon Squad l'année suivante.

2008 est pour elle l’année du changement, puisqu'elle tient le rôle de Ni Chang dans Le Royaume interdit de Rob Minkoff auprès des stars de renommée Jet Li et Jackie Chan. Ses talents de femme fatale au kung-fu terrible sont sous les projecteurs américains pour la première fois. Ce film lui ouvre incontestablement les portes d’Hollywood, mais ne la prive pas des studios hongkongais pour autant. Elle continue de prêter ses traits et sa silhouette aux films mêlant kung-fu et autres légendes chinoises, comme Detective Dee: Le Mystère de la flamme fantôme (2010).

La coproduction sino-américaine Snow Flower and the secret fan de Wayne Wang lui permet ensuite d’exploiter une autre facette du métier. Elle y tient le double rôle principal et attendrissant de Lily / Nina, dans un drame racontant l’histoire d’une grande amitié dans une société aux codes culturels stricts. En 2012, son rôle d’Ada Wong la révèle au public SF dans Resident Evil: Retribution, où elle interprète une femme d’action dans la lignée d’Alice (incarnée par Milla Jovovich). Bingbing Li poursuit sa carrière américaine avec le blockbuster Transformers: l’âge de l’extinction en 2014, aux côté de Mark Wahlberg. 

Interprétant souvent des femmes d’action à l’écran, Bingbing Li est par ailleurs militante dans la vraie vie, puisqu'elle est fondatrice d’une association écologique qui vise à préserver les forêts en Chine.

Alexandra Maïo