Michelle inizia a studiare danza a quattro anni e dopo aver visto il film "Saranno famosi" (1980) decide di andare a Londra per diplomarsi alla "Royal Academy of Dance". A causa di un infortunio è costretta a rinunciare alla carriera di ballerina, così torna a casa e nel 1983 vince il titolo di Miss Malesia.
Chiamata a girare uno spot con Jackie Chan, si mette in evidenza e da quel momento entra far parte della squadra di attori della casa di produzione D&B Film. Dopo aver interpretato vari ruoli minori, nel 1985 ottiene il primo ruolo importante con il film "Madam" accanto alla regina dei film di kung-fu al femminile Cynthia Rothrock.
Diventa così una delle più importanti e meglio pagate attrici del genere, famosa anche perché gira in prima persona le scene più pericolose senza ricorrere alla controfigura.
Nel 1996 ottiene grande successo negli Stati Uniti con "Supercop" (1992) accanto a Jackie Chan, cambia il suo nome d'arte nell'attuale Michelle Yeoh e l'anno seguente viene scelta come Bond girl accanto a Pierce Brosnan per "007 - Il domani non muore mai".
Nel 2000 arriva la fama internazionale con l'acclamato "La tigre e il dragone" di Ang Lee, vincitore di quattro premi Oscar: miglior film straniero, miglior fotografia, miglior colonna sonora e miglior scenografia.
Ha lavorato alle pellicole "Silver Hawk" (2004) e "Memorie di una Geisha" (2005) ed è protagonista del thriller "Sunshine" (2006) diretto da Danny Boyle.
Nel 2008 ha lavorato al film "Babylon A.D." (2008) accanto a Vin Diesel.