D’origine chinoise, Stephanie Hsu grandit en Californie, avant de s’installer à New York pour se former à la comédie. Après avoir été diplômée à la NYU Tisch School of the Arts en 2012, elle fait ses débuts dans des pièces de théâtre expérimental, des courts-métrages et des séries. Elle décroche son premier rôle récurrent en 2016 dans la série The Path, portée par Aaron Paul et Michelle Monaghan, qui nous plonge dans une communauté sectaire.
Elle s'illustre ensuite sur scène, dans plusieurs comédies musicales, avant de revenir au petit écran à partir de la saison 3 de La Fabuleuse Mme Maisel sur Amazon Prime Video. Après Shang-Chi et la légende des dix anneaux en 2021, où elle joue l’une des amies du héros, Stephanie Hsu obtient son premier grand rôle au cinéma dans le déjanté Everything Everywhere All at Once. Dans cette comédie d’action sur le multivers, elle incarne une jeune femme en conflit avec sa mère, jouée par Michelle Yeoh.
Émilie Schneider