Song ble født i Carmichael, California av en Hmong-far og en thailandsk mor. Hun begynte sin skuespillerkarriere i en alder av seks, og dukket opp i reklamer og TV-serier. Hennes første store rolle var i filmen Like Mike, der hun spilte kjærlighetsinteressen til Bow Wow. Hun fortsatte med å spille hovedrollen i en rekke andre filmer og TV-serier, inkludert The Suite Life of Zack &Cody, Wendy Wu:Homecoming Warrior, The Social Network og Crazy Rich Asians.
I tillegg til skuespillerkarrieren er Song også en sanger. Hun ga ut sitt debutalbum, The B Song, i 2005. Hun dukket også opp i musikkvideoen til Miley Cyrus sin sang "7 Things".
Song er for tiden i et forhold med skuespilleren Macaulay Culkin. De har en sønn sammen, født i april 2021.