En 1992, il réalise son premier film *Les Fiancés de la côte orientale* (*The Wedding Banquet*), qui est un succès critique et commercial. C'est avec ce film qu'il remporte le Lion d'or à la Mostra de Venise en 1993.
Il s'installe aux États-Unis en 1995 pour réaliser *Sense and Sensibility*, son premier long métrage anglophone, qui est également un succès critique et commercial. Il poursuit sa carrière avec des adaptations de romans célèbres : *Le Roi lion* (*The Lion King*), *L'Éventail de Lady Windermere* (*Washington Square*) et *Les Mille et Une Nuits* (*The Hundred and One Nights*).
Ang Lee est surtout connu pour avoir réalisé des films d'action, notamment *Hulk* (2003) et la trilogie de *L'Apprenti sorcier* (*Crouching Tiger, Hidden Dragon*, 2000 ; *Le Retour du maître des cinq souffles* (*Crouching Tiger 2*, 2015), *Le Maître des cinq souffles : Les Années sauvages* (*Crouching Tiger 3*, 2020)).
En 2006, il réalise la plus grande réussite de sa carrière avec l'adaptation de la nouvelle *J'ai tué ma mère* d'Irvine Welsh : *J'ai tué ma mère* (*The Death of Mrs. Westworth*, 2006 en anglais, *Le Secret de Brokeback Mountain* en français). Ce film est un tournant dans sa carrière puisqu'il est le premier long métrage traitant d'un couple homosexuel à remporter l'Oscar du meilleur film.
En 2012, il réalise *La Vie de Pi* (*Life of Pi*) qui reçoit quatre nominations aux Oscars dont une pour le meilleur film. Ang Lee est également acteur et a notamment joué dans des films comme *Le Roi lion*, *Hulk* et *L'Apprenti sorcier*.
En 2019, il réalise *Au bout du monde*, un drame sur la vie de l'explorateur polaire Ernest Shackleton. Ce film est également nommé pour les Oscars en 2020.
Ang Lee est considéré comme l'un des réalisateurs les plus importants du cinéma asiatique et a remporté deux fois l'Oscar du meilleur réalisateur pour *Le Secret de Brokeback Mountain* (2006) et *Au bout du monde* (2019).