Nació y se crió en Los Angeles. Hija de Zheng Pei-Pei, estrella de cine de artes marciales de Hong Kong de los años 60, Yuan fue agraciada con un talento especial para la gimnasia y formó parte del equipo nacional americano de gimnasia rítmica, participó en los Juegos Olímpicos y en espectáculos profesionales y giras mientras todavía estudiaba en la escuela. Tras licenciarse en Antropología Lingüística y añadir el ruso y el español a la lista de idiomas que domina junto con el chino y el inglés, Yuan fue haciendo sus progresos como actriz. Su asombrosa actuación en el filme le valió el premio a la mejor actriz revelación de la 22ª edición de los Hong Kong Film Awards.