Actrice dans "Armageddon", c'est la fille du rockeur Steven Tyler. Elle a tenu l'un des rôles principaux dans la trilogie du "Seigneur des anneaux", celui de Arwen, et a gagné une très grande renommée grâce à son rôle dans "Beauté volée".
En 1993, elle a joué aux côtés d'Alicia Silverstone dans le clip vidéo du titre "Crazy" du groupe de son père, Aerosmith.
En 2014, elle a décroché le rôle de Megan Abbott dans la série de la chaîne HBO, "The Leftovers".
Sa mère, Bebe Buell, l'a nommée Liv Rundgren, d'après la rockstar Todd Rundgren. Liv a pensé qu'il était son père jusqu'à ses huit ans, lorsqu'elle a rencontré Steven Tyler. Elle a été mariée à Royston Langdon de 2003 à 2009 et ils ont eu un fils, Milo, en 2004. Elle a eu un fils, Sailor, avec son petit ami David Gardner en 2015. En 2016, ils ont accueilli une fille, Lula Rose.
Elle a tenu l'un des rôles principaux dans le film sorti en 2008, "L'Incroyable Hulk".