Song blev født i Carmichael, Californien af en Hmong-far og en thailandsk mor. Hun begyndte sin skuespillerkarriere i en alder af seks år, og optrådte i reklamer og tv-shows. Hendes første store rolle var i filmen Like Mike, hvor hun spillede kærlighedsinteressen Bow Wow. Hun fortsatte med at spille hovedrollen i en række andre film og tv-shows, herunder The Suite Life of Zack &Cody, Wendy Wu:Homecoming Warrior, The Social Network og Crazy Rich Asians.
Udover sin skuespillerkarriere er Song også sangerinde. Hun udgav sit debutalbum, The B Song, i 2005. Hun medvirkede også i musikvideoen til Miley Cyrus' sang "7 Things".
Song er i øjeblikket i et forhold med skuespilleren Macaulay Culkin. De har en søn sammen, født i april 2021.