Nació en Oakland, California, en el seno de una familia de inmigrantes chinos. Su padre, John Tan, era ingeniero eléctrico y pastor bautista; su madre, Daisy, era enfermera .
Su infancia estuvo marcada por la tragedia: a los 15 años, su padre y su hermano mayor fallecieron por tumores cerebrales con solo seis meses de diferencia. Tras estas pérdidas, su madre se mudó con Amy y su hermano menor a Suiza, donde Amy terminó sus estudios secundarios .
Durante esa época, Amy descubrió que su madre había tenido un matrimonio previo en China y había dejado atrás a tres hijas (sus medias hermanas) cuando emigró a Estados Unidos. Este hecho inspiró su primera novela, El club de la buena estrella (The Joy Luck Club) . En 1987, viajó a China con su madre y conoció a sus tres medias hermanas .
Estudió inglés y lingüística en la Universidad Estatal de San José, donde obtuvo su licenciatura (1973) y maestría (1974). También realizó estudios de doctorado en la Universidad de California, Berkeley, aunque no llegó a completarlos .
Antes de dedicarse a la ficción, trabajó como redactora técnica independiente para grandes empresas como AT&T e IBM. En 1985 comenzó a escribir ficción y publicó su primer relato corto, "Rules of the Game", en 1986 .
Su novela debut, El club de la buena estrella (1989), fue un éxito rotundo: permaneció más de 40 semanas en la lista de bestsellers del New York Times y fue finalista del National Book Award y del National Book Critics Circle Award. En 1993 fue adaptada al cine con gran éxito, con guion coescrito por la propia autora .
Entre sus otras novelas destacan La esposa del dios de la cocina (1991), Los cien sentidos secretos (1995), El club de la buena estrella (2001) y El valle del asombro (2013) .
También ha publicado libros infantiles, como Sagwa, la gata siamesa (1994), que fue adaptado a una serie animada de PBS , y la memoria Where the Past Begins: A Writer's Memoir (2017) .
En 2024 publicó The Backyard Bird Chronicles, un libro ilustrado sobre su afición a la observación de aves .
Recibió la Medalla Nacional de Humanidades en 2021 (presentada en 2023 por el presidente Joe Biden) y fue incorporada a la Academia Estadounidense de las Artes y las Letras en 2022 .
Vive en Sausalito, California, con su esposo Lou DeMattei, a quien conoció en una cita a ciegas y con quien se casó en 1974 .