C’est sa mère qui possédait un gymnase et qui avait rêvé d’être championne olympique qui a initié Liu Xuan à la gymnastique. C’est ainsi qu’en dépit de résultats décevants à Atlanta 1996, Liu a décidé de continuer à s’entraîner pendant quatre ans pour accomplir le rêve que sa mère n’avait pas réalisée.

A Sydney 2000, Liu est ainsi devenue la première championne olympique chinoise à la poutre d’équilibre. Elle a également mené l’équipe chinoise à une troisième place du concours par équipe. Toutefois en 2010, les chinoises ont dû rendre leur médaille de bronze au CIO car l’une des membres de l’équipe chinoise, Dong Fangxiao, ait été reconnu coupable d’avoir triché sur son âge réel.

Les chinois avait produit un passeport affirmant qu’elle avait 17 ans or, elle n’en avait que 14, c’est à dire un âge inférieur au minimum exigé par la Fédération internationale.

Après sa carrière gymnique, Liu Xuan a travaillé comme consultante pour la télévision hongkongaise. Elle est désormais devenue actrice après cette expérience.