Lucy Punch s-a născut la 30.12.1977, în Hammersmith, Londra, Anglia. Ea este fiica Johannei (născută Lowe) și a lui Michael Punch, care conduceau o companie de cercetare de piață. Punch a studiat la Școala Godolphin și Latymer din Hammersmith, în regim privat. A jucat la Teatrul Național al Tineretului din 1993 până în 1997 și a început un curs la University College London, înainte de a renunța pentru a deveni actriță.
Punch și-a făcut debutul în actorie într-un episod din Noile aventuri ale lui Robin Hood -1998. A debutat pe scenă în rolul Elaine în piesa Absolventul, în West End din Londra. A lucrat la teatrele Royal Court și Bush, ambele din Londra.
Printre filmele sale se numără: Greenfingers -2000, The Life and Death of Peter Sellers -2004, Ella Enchanted -2004, Being Julia -2004, Hot Fuzz -2007, în rolul Eve Draper, You Will Meet a Tall Dark Stranger -2010, Dinner for Schmucks -2010, Vexed -2010, Bad Teacher -2011, în rolul Amy Squirrel, Into the Woods -2014. În 2006, Punch a primit titlul de British Shooting Star la Festivalul de Film de la Berlin pentru interpretarea sa din Being Julia, film în care a jucat alături de Annette Bening și Jeremy Irons. Tot în 2006, a câștigat premiul pentru cea mai bună actriță la Festivalul Internațional de Film de la Monaco, pentru interpretarea sa din Are You Ready for Love?
A apărut și în serialele de televiziune Let Them Eat Cake, Renford Rejects, Doc Martin -2004, în rolul recepționerei Elaine Denham, The Class -2006, A Series of Unfortunate Events -2018–2019, în rolul Esmé Squalor, și Bloods -2021–2022. A jucat rolul victimei Melissa Townsend în episodul 19 din Midsomer Murders. A jucat rolul Amanda Hughes în sitcomul Motherland -2016–2022 și în spin-off-ul său, Amandaland -2025–prezent, care i-a adus o nominalizare la premiul Academiei Britanice de Televiziune pentru cea mai bună interpretare feminină în comedie.
În 2020, Punch a apărut în scurtmetrajul Leap, care a făcut parte din filmul antologic With /In. În decembrie 2022, Punch și-a reluat rolul Amandei în emisiunea specială de Crăciun Motherland.
În plan personal, între 2002 și 2005, Punch a avut o relație cu James D'Arcy, după ce s-au cunoscut în timpul filmărilor pentru filmul TV Come Together. A început o relație cu artistul Dinos Chapman în 2014. Cu Chapman are doi fii. Familia locuiește în Statele Unite.
