Lê Thị Hiệp sinh ra và lớn lên ở Đà Nẵng. Năm 8 tuổi, cô cùng chị gái được đưa sang Hong Kong, ở đó cô đã được đoàn tụ với cha mình sau đó theo cả nhà chuyển tới định cư ở Oakland, Mỹ.
Khi còn là sinh viên ngành tâm lý học trường đại học California, cô đã lọt vào "mắt xanh" của đạo diễn nổi tiếng Oliver Stone, xuất sắc vượt qua hơn 10 nghìn người để nhận vai chính trong dự án đình đám về chiến tranh Việt Nam - Heaven & Earth (Trời và Đất)
"Chúng tôi đã thử cô ấy trong khoảng 5 tháng, liên tục và cuối cùng cô ấy đã giành được vai diễn", "Tôi không gửi cô ấy đến bất kỳ trường học diễn xuất nào. Tôi không cảm thấy điều đó cần thiết. Cô ấy rất tự nhiên", đạo diễn Oliver từng chia sẻ về Lê Thị Hiệp.
Trong Heaven & Earth, Lê Thị Hiệp đảm nhận nhân vật Lệ Lý - một cô gái từng bị tra tấn, cưỡng hiếp rồi sau này lại bị chồng bạo hành. Nhân vật này được đánh giá có diễn biến nội tâm hết sức phức tạp. Lê Thị Hiệp - một cô gái chưa từng qua trường lớp đào tạo diễn xuất - ở tuổi 20 đã để lại dấu ấn không nhỏ với kinh đô điện ảnh Hollywood. Heaven & Earth cũng là bộ phim về chiến tranh được đầu tư lên tới con số 50 triệu USD.
Bộ phim với sự góp mặt của Lê Thị Hiệp được công chiếu năm 1993 và sau đó giành một giải Quả Cầu Vàng cho nhạc phim. Bản thân Lê Thị Hiệp khi đó cũng nhận về những lời khen cho nét diễn xuất bản năng và tự nhiên của mình.
Sau thành công của vai diễn đầu tiên, Lê Thị Hiệp tiếp tục góp mặt trong nhiều tác phẩm tiếp theo của Hollywood: Bugis Street (1995), Cruel Intentions (1999), Green Dragon (2001) và National Security (2003), Julia (2008), series Friday (2017)...
Ngoài sự nghiệp diễn xuất, Lê Thị Hiệp còn có một nhà hàng mang phong cách Việt - Pháp. Năm 2014, cô còn tham gia tranh tài trong cuộc thi mang chủ đề ẩm thực. Bên cạnh đó, cô có tham gia viết sách, tuy nhiên theo Variety, cuốn hồi ức của cô mang tên Daughter of the Sea: My Voyage to Freedom and Womanhood vẫn chưa được xuất bản.
19/12/2017, Lê Thị Hiệp qua đời ở Mỹ vì căn bệnh ung thư dạ dày. Tại lễ trao giải Oscar 2018, Cùng với những tên tuổi gạo cội đình đám như Jerry Lewis, Roger Moore, nữ diễn viên gốc Việt Lê Thị Hiệp được nhắc đến trong video tưởng nhớ nghệ sĩ quá cố trong năm qua.
Trước đó, trang Deadline nhận định Lê Thị Hiệp là một trong những diễn viên châu Á đầu tiên xuất hiện trong nền điện ảnh chính thống Mỹ.
Bình luận