Tony Leung naît à Hong Kong de parents originaires de Taishan, dans la province Guangdong, en Chine, et est élevé par sa mère.
Il devient un acteur connu pour ses rôles à la télévision puis au cinéma. Il a montré sa polyvalence en jouant dans plus de 60 films.
Il perce grâce à son rôle dans le film d'action À toute épreuve de
John Woo en 1992 au côté de
Chow Yun-fat. Il n'obtient cependant la renommée internationale qu'avec La Cité des douleurs de
Hou Hsiao-hsien en 1989, qui remporte le Lion d'or à la Mostra de Venise.
Tony Leung a souvent collaboré avec le réalisateur
Wong Kar-wai, notamment avec ses rôles de policier esseulé dans Chungking Express (1994), d'expatrié homosexuel en Argentine dans
Happy Together (1997), et de victime d'adultère dans
In the Mood for Love (1999), pour lequel il remporta le prix du meilleur acteur au Festival de Cannes.
Il est considéré par beaucoup comme l'un des meilleurs acteurs hong-kongais de sa génération. Robert De Niro est un de ses admirateurs et le qualifie de réponse asiatique à
Clark Gable. Il est également ami avec l'acteur et réalisateur
Stephen Chow.
En privé, il suit une relation stable avec l'actrice
Carina Lau depuis 1989. Ils se sont mariés en 2008.
Leung mène également une carrière comme chanteur de Cantopop et de Mandarin pop. Il a ainsi chanté le thème de
Infernal Affairs avec
Andy Lau.