Elle démontre un intérêt pour le milieu du divertissement, dès son plus jeune âge, en particulier pour la comédie[2].
Elle s'inscrit alors à la prestigieuse National Youth Theatre, en 1993 et y étudie jusqu'en 1997[1].
Après un passage au sein de l'University College de Londres pour étudier l'histoire, elle décide finalement de se consacrer à sa carrière d'actrice et abandonne alors ses études[3].
Son premier rôle important est en 1999, pour la série télévisée comique Let Them Eat Cake dans laquelle elle joue la fille d'Alison Steadman. Punch reconnaît que cette expérience aux côtés d'acteurs comme Jennifer Saunders et Dawn French lui a beaucoup appris[3].
Elle déménage ensuite à Los Angeles[3] et perce progressivement au cinéma (Adorable Julia (2004), Hot Fuzz (2007), St Trinian's : Pensionnat pour jeunes filles rebelles (2007)), tout en continuant d'obtenir quelques rôles à la télévision, notamment sa participation à la série La Classe qui l'aide à se faire connaître, ainsi qu'un rôle remarqué dans la comédie indépendante Are You Ready for Love? qui lui vaut le titre de meilleure actrice lors du Festival international du film de Monaco ainsi que le prix Shooting Stars de la Berlinale.
Révélation et progression (années 2010)
Et c'est finalement à Woody Allen que Lucy Punch doit sa reconnaissance.
En effet, alors que Nicole Kidman est contrainte de se retirer de la comédie dramatique Vous allez rencontrer un bel et sombre inconnu, en raison d'un planning chargé, ce dernier la découvre et lui propose alors de récupérer le rôle de Charmaine[4], la call-girl actrice et nouvelle femme du personnage incarné par Anthony Hopkins. Cette quatrième production londonienne de Woody Allen est présentée hors compétition en sélection officielle au Festival de Cannes 2010.
Entre 2012 et 2013, elle fait partie de la distribution principale de la sitcom comique Ben and Kate aux côtés de Dakota Johnson et Nat Faxon. Ce rôle lui vaut une citation au titre de meilleure actrice dans une série télévisée comique[5].
L'année d'après, elle s'invite sur le plateau de New Girl, le temps de deux épisodes. Toujours en 2016, elle intègre le casting principal de la série comique Motherland. Produite par la BBC, celle-ci comprend un épisode pilote, suivi de trois saisons et de deux épisodes spécial Noël. Également portée, entre autres, par Anna Maxwell Martin et Diane Morgan, la série est toujours en production en 2023.
Alliance of Women Film Journalists 2011 : Différence d'âge la plus importante entre le premier rôle masculin et son intérêt amoureux pour You Will Meet a Tall Dark Stranger, nomination partagée avec Anthony Hopkins