Tang Wei se graduó de la Academia Central de Drama, donde se especializó en dirección. Poco después de graduarse, Stan Lai la recomendó a varios directores y así obtuvo pequeños papeles en teatro y televisión. En julio de 2006, Tang fue seleccionada entre más de 10,000 actrices para protagonizar Lujuria y traición (2007) de Ang Lee. Después del estreno de la película, Tang recibió una fama y excelentes críticas, lo que la llevó a ganar el premio Golden Horse a la mejor actriz nueva y a ser nominada al premio Independent Spirit. A pesar de su éxito internacional, fue duramente criticada por autoridades Chinas y ella se alejó de las cámaras. Tang hizo su regreso a la pantalla grande en Crossing Hennessy (2010), una comedia romántica de Ivy Ho. En 2022 protagoniza el regreso a la gran pantalla del director surcoreano Park Chan-wook Decision to Leave, que fue seleccionada para competir por la Palma de Oro en el Festival de Cine de Cannes 2022.