Její otec Vincente Minnelli působil jako režisér, matka Judy Garland byla herečka. I proto vyrůstala ve filmových studiích a ateliérech společnosti MGM. Ve filmu debutovala už jako čtrnáctiměsíční dítě. Její skutečnou prvotinou byl ale snímek In the Good Old Summertime z roku 1949. Liziny rodiče se v roce 1951 rozvedli a o rok později se její matka provdala za Sida Lufta. Díky tomuto svazku má Liza dva nevlastní sourozence.

Liza účinkovala už jako holčička v televizním seriálu Ford Star Jubilee (1955), a později ve filmu Gene Kelly: An American in Pasadena z roku 1959. Zviditelnila se i filmem Best Foot Forward z roku 1963. O rok později ji matka pozvala, aby s ní vystoupila na show v londýnském Palladiu. Vstupenky na show se okamžitě vyprodali a proto museli pořadatelé přidat ještě jedno představení. Lizino vystoupení v anglické metropoli bylo obrovskou "revolucí" v její kariéře. Právě v Palladiu se Liza seznámila se svým prvním manželem Peterem Allenem.

Později ji diváci viděli ve snímku The Dangerous Christmas of Red Riding Hood (1965), který vznikl už v době, kdy žila tři roky sama v New Yorku. Osamostatnila se totiž velmi brzy, už ve svých šestnácti letech. Ve stejném roce získala i své první herecké ocenění Tony. Ačkoliv v divadle se jí dařilo stále více, nezanedbala ani svou filmovou činnost. V roce 1967 hrála například ve filmu Charlie Bubbles a v roce 1969 ve snímku The Sterile Cuckoo. Za roli Pookie Adams v tomto filmu získala i první nominaci na Oscara. O rok později už hrála ve filmu Tell Me That You Love Me, Junie Moon. Další velký průlom v její kariéře nastal v roce 1972, kdy hrála ve filmu Kabaret. Půvabná Liza okouzlila členy poroty Filmové akademie jako Sally Bowles natolik, že si sáhla na sošku Oscara. Zatím poprvé a dosud naposledy. Po dvou letech pak zářila po boku Elizabeth Taylor, Mickeyho Rooneyho, Genea Kellyho, Binga Crosbyho a jiných v krátkometrážních filmech.

V dalším desetiletí pociťovala menší pracovní nával. Účinkovala ale například ve filmech Arthur (1981), Král komedie (1983), Najatý polda (1988) a Arthur 2: Na mizině (1988). V 90. letech se objevovala především v televizních filmech a její hvězda začala postupně vyhasínat.

V posledních letech se Liza objevovala spíše na divadelním pódiu než před kamerami. Pokračovala i v nahrávání alb. Své síly spojila v minulosti například s Frankem Sinatrou na jeho albu Duets. Spolupracovala i se Sammym Davisem mladším. Nejenže spolu koncertovali, ale vystupovali i v televizních show, které lámaly rekordy sledovanosti.

Sláva však poznamenala i její život. V novinách se svého času stále více objevovaly informace o její drogové závislosti. Léčbu podstoupila na několika klinikách. Liza Minnelli byla čtyřikrát vdaná a je čtyřikrát rozvedená. Jejím prvním manželem se ještě v roce 1967 stal Peter Allen. Vydržely spolu do roku 1974. Ve stejném roce se provdala s filmařem Jackem Haleyho Jr., ale soud manželství rozvedl již v roce 1979. Minnelli se znovu vdávala již koncem téhož roku. Se sochařem Markem Gerem byla do roku 1992. Jejím manželem číslo čtyři se v roce 2002 stal David Gest. Jejich manželství trvalo pět let.