Elevé par des grands-parents cinéphiles, Tsai Ming-liang part suivre des études d'art dramatique et de cinéma à l'Université de la Culture Chinoise, à Taipei. Formé à la dramaturgie ainsi qu'à la mise en scène, il poursuit son apprentissage dans une société de production télévisuelle, où il commence à écrire des scénarios. Parallèlement à son activité théâtrale, il dirige plusieurs téléfilms, dont les très remarqués Tous les coins du monde (1989) et Les garçons (1991). C'est sur ce dernier tournage qu'il fait la rencontre de son acteur fétiche, Lee Kang-sheng.
Figure de proue du cinéma taïwanais, le cinéaste Tsai Ming-liang déploie, depuis 1992, un univers singulier et remarquable, empreint de solitude, d’incommunicabilité et de désir.
Bien plus qu’un premier film, Rebels of the Neon God représente une véritable profession de foi. Tous les ingrédients esthétiques et discursifs sont en effet en germe : longs plans-séquences, vision frontale, hors champs signifiants, narration interstitielle... C’est aussi l’émergence de son personnage pivot et récurrent, Hsiao Kang, sorte d’ « Antoine Doinel », que l’acteur Lee Kang-sheng façonnera au gré de l’oeuvre du cinéaste.
Tsai Ming-liang affirme son style, souvent qualifié par la critique de « néo-antonionesque », dans Vive l’amour (1994) et La Rivière (1997). A la manière d’un entomologiste, le réalisateur capture ses personnages dans de longs plans fixes et les observe dans leur recherche éperdue de l’amour. Ces deux opus remportent respectivement le Lion d’Or à Venise et l’Ours d’Argent à Berlin, propulsant Tsai Ming-liang sur la scène internationale.
Celui pour qui le cinéma n’est pas un spectacle mais bien un art de l’observation, pointe dans The Hole (1998) l’absurdité de la condition humaine. Sur fond d’Apocalypse, de déluge, et aux confins du fantastique, Tsai Ming-liang filme en champ contre-champ vertical deux survivants qui communiquent via un trou dans le plancher pour l’un, et du plafond pour l’autre. Le film est nommé pour la Palme d'Or à Cannes.
En 2001, le réalisateur met un pied en France avec Et là-bas, quelle heure est-il ?. Distordant la thématique du temps qui passe, de l’attente, de l’amour, et du deuil, sur deux continents, Tsai Ming-liang rend hommage au cinéma de la Nouvelle Vague. Hommage encore au cinéma, de son enfance cette fois, avec Good bye, Dragon Inn (2003), et la dernière séance d’un cinéma de quartier qui ferme définitivement ses portes.
En 2005, Tsai Ming-liang signe une comédie musicale « érotique » et burlesque, qui le démarque de ses précédentes oeuvres : La Saveur de la Pastèque. Le film est jugé scandaleux et le réalisateur quitte Taïpei.
I don’t want to sleep alone (2006) est le premier film qu’il tourne en Malaisie. Le réalisateur y revisite les thématiques qui le singularisent : la solitude, le désir, l’eau...
En 2009, le Musée du Louvre donne carte blanche au cinéaste pour réaliser un film dans ses murs. Visage est une mise en abyme, un film dans le film sur le mythe de Salomé, qui réunit les égéries de François Truffaut (Jeanne Moreau, Nathalie Baye et Fanny Ardant) autour de Jean-Pierre Léaud et Laetitia Casta.
Avec Les Chiens errants, Grand Prix du Jury de la Mostra de Venise en 2013, Tsai Ming-liang va encore plus loin dans l’épure et signe sans doute son film le plus radical.
Tsai Ming-liang se fait connaître dans les années 1980 comme l'un des principaux dramaturges de sa génération. Il met principalement en scène ses propres oeuvres : Instant Bean Sauce Noodle (1981), A sealed Door in the dark (1982), Wardrobe in the room (1983), Apartment romance (1984), Hsiao-Kang and a Table (1998)...
Tsai Ming-liang participe également à des installations vidéo pour le Jin Men Bunker Museum en 2004, Hua Diao et à la Biennale du National Palace Museum de Venise en 2007 pour It's a dream.