Ang Lee wurde 1954 in Taiwan geboren. Seine Eltern, Emigranten aus China, lernten sich in Taiwan kennen, Lee ist ihr ältester Sohn. Die Großeltern väterlicher- und mütterlicherseits sind im Zuge der kommunistischen Revolution in China ums Leben gekommen. Da sein Vater als Lehrer häufiger die Arbeitsstelle wechselte, wuchs Ang Lee in verschiedenen Städten Taiwans auf.

Entgegen den Wünschen seiner Eltern, wie sein Vater eine klassische akademische Laufbahn einzuschlagen, interessierte sich Lee für das Schauspiel und absolvierte mit ihrem Einverständnis zunächst ein Theater- und Filmstudium in Taipeh. Im Anschluss daran ging er 1978 in die USA, um an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign Theaterwissenschaft und -Regie zu studieren. Nach dem Erwerb seines B.A. in Illinois verlegte er sich ganz auf das Studium der Film- und Theaterproduktion an der Universität von New York, das er 1985 mit einem Master abschloss. Danach entschloss er sich, mit seiner ebenfalls aus Taiwan stammenden Ehefrau zusammen in den USA zu bleiben.

Sein Interesse verschob sich trotz erster Erfahrungen mit dem Super-8-Film in Taiwan[4] erst spät ganz auf Filmregie und -Produktion – auch weil Lee seinen Berufswunsch seiner Familie und insbesondere seinem Vater gegenüber lange Zeit nicht eingestehen wollte. Nach dem Studium konnte er zunächst keine eigenen Projekte umsetzen. Erst ab 1992, als er seinen ersten Langfilm fertigstellte, zeichnete sich eine kontinuierliche Karriere als Regisseur ab.

Als seine bisher größte Erfolge – sowohl beim Publikum als auch bei der Kritik – gelten das Martial-Arts-Drama Tiger and Dragon mit einer pan-asiatischen Starbesetzung und der Post-Western-Liebesfilm Brokeback Mountain mit Heath Ledger und Jake Gyllenhaal. Für Letzteren bekam Lee 2006 als erster asiatisch-stämmiger und nicht-weißer Regisseur den Oscar für die beste Regie. Außerdem wurden Lees Filme, neben vielen weiteren Preisen, mit mittlerweile zwei Goldenen Bären der Berlinale und zwei Goldenen Löwen der Filmfestspiele von Venedig ausgezeichnet.

Lee ist seit 1983 mit der Mikrobiologin Jane Lin verheiratet. Sie leben in White Plains, Westchester County, im Bundesstaat New York. Aus der Ehe stammen die Söhne Haan (* 1984) und Mason (* 1990). Ang Lee besitzt eine United States Permanent Resident Card.