Actrice chinoise installée à Hong Kong depuis les années 80, Carina Lau débute au cinéma en 1986, après un succès à la télévision. Elle tient d’abord des seconds rôles dans des productions de Jackie Chan, comme Mister Dynamite (1986) et Le marin des mers de Chine 2/Action Force 10 (1987). Son interprétation de chanteuse enlevée par un gang dans le thriller Héroïne Connection (1989) de Ronny Yu, en fait une star du cinéma asiatique, mais l’actrice s’ouvre aussi au cinéma d’auteur.
Carina Lau accède ainsi à la notoriété internationale avec son rôle de danseuse sexy dans Nos années sauvages (1990) de Wong Kar-wai, qui la dirige ensuite dans Les cendres du temps (1994). Elle connaît aussi le succès avec le biopic Center Stage (1992) de Stanley Kwan, sur la vie de la star du muet Ruan Lingyu.
C’est que Carina Lau se meut avec aisance dans l’univers du film historique à costumes, ce qu’elle confirme avec Forbidden City Cop (1996) de Stephen Chow et Vincent Kok, et surtout Les Fleurs de Shanghai (1998) de Hou hsiao-hsien. Dans ce sommet du cinéma asiatique, elle y joue une prostituée, au côté de Tony Leung Chiu-wai, son époux à la ville.
Matriarche dans Internal Affairs 2 (2003) d’Andrew Lau et Alan Mak, elle campe un double rôle dans 2046 (2004) de Wong Kar-wai, et obtient le Hong Kong Film Award de la meilleure actrice pour Détective Dee : Le mystère de la flamme fantôme (2010) de Tsui Hark, dont elle tourne également les suites en 2013 et 2018.
En 2013, la cinéaste Flora Lau lui offre un beau rôle de maturité dans Bends, présenté à la section Un Certain Regard du Festival de Cannes, délicat portrait intimiste dans lequel elle incarne une épouse bourgeoise abandonnée.
