Formée au National Youth Theatre de 1993 à 1997, Lucy Punch débute au petit écran britannique à vingt ans dans « Les Nouvelles aventures de Robin des Bois (1998). Elle enchaîne les rôles dans les séries cathodiques, dont « Renford Rejects » (1999), « Let them eat cake » (1999), « Big Bad World » (1999-2001), « Le 10e Royaume » (2000), « People Like Us » (2001), « Inspecteur Barnaby » (2001), « Dinotopia » (2003), « Doc Martin » (2004) ou « Survivors » (2005).

Elle joue sur scène « Le Lauréat » dans le West End (2000), et décroche des participations aux téléfilms « Cendrillon Rhapsodie » de Beeban Kidron (2000) avec Kathleen Turner et Jane Birkin, « Goodbye, Mr Steadman » de Sandy Johnson (2001), « Quand Jack rencontre Amy » de Graham Theakston (2002), « La Cible oubliée » de Ben Bolt (2003) avec Alec Baldwin, et pour un « Agatha Christie : Poirot » (2006).

Cette grande blonde piquante se fait remarquer en parallèle au cinéma, en traversant JARDINAGE À L'ANGLAISE de Joel Hershman (2000) avec Clive Owen et Helen Mirren, ELLE AU PAYS ENCHANTÉ de Tommy O'Haver (2004) avec Anne Hathaway, MOI, PETER SELLERS de Stephen Hopkins (2004) avec Geoffrey Rush, ADORABLE JULIA d'Istvan Szabo (2004, photo) avec Annette Bening, et les inédits en France FESTIVAL d'Annie Griffin (2005) et ARE YOU READY FOR LOVE ? de Helen Grace (2006).

Puis elle rejoint les Etats-Unis, où elle intègre la série juvénile « La Classe » (2006-07), visite « Wainy Days » (2008), les téléfilms « Two Families » de Michael Engler (2007) et « 1% » d'Alan Taylor (2008), et continue d'enchanter les séries britanniques pour « Ladies and Gentlemen » (2007), « Fairy Tales » (2008) et « Vexed » de Matt Lipsey (2010).

Elle est aussi de plus en plus réclamée par les productions cinématographiques, pour les facéties anglaises ST. TRINIAN'S d'Oliver Parker & Barnaby Thompson (2007) avec Rupert Everett et Colin Firth, et HOT FUZZ d'Edgar Wright (2007), qui la rappelle pour DON'T (2007), fausse bande annonce du GRINDHOUSE de Robert Rodriguez, et pour l'indépendant américain (UNTITLED) de Jonathan Parker (2009) avec Adam Goldberg.

Mais la révélation mondiale arrive en 2010 avec sa décapante escort-girl qui obsède Anthony Hopkins dans VOUS ALLEZ RENCONTRER UN BEL ET SOMBRE INCONNU de Woody Allen. Elle enchaîne THE DINNER de Jay Roach (2010) avec Steve Carell et Paul Rudd, ELEKTRA LUXX de Sebastian Gutierrez (2010) avec Carla Gugino, EARTHBOUND de Nicole Kassell (2010) avec Gael Garcia Bernal et Kate Hudson, BAD TEACHER de Jake Kasdan (2011) avec Cameron Diaz et Justin Timberlake, et KIDS IN AMERICA de Michael Dowse (2011).