Ґао Юаньюань народилась 5 жовтня 1979 року в Пекіні. На відміну від більшості китайських акторів, вона не була випускницею якогось академічного драматичного інституту. В 1997 р. акторка з'явилася з невеликою роллю у комедійній стрічці режисера Чжан Яна «Пряний суп кохання» і стала популярною.

У 2000 році вона брала участь у зйомці реклами жувальної гумки. Цю рекламу постійно показували на каналі CCTV підчас Олімпійських ігор у Сіднеї, таким чином, Ґао Юаньюань стала відомою, як «дівчина зі свіжим подихом».

Завдяки ролям у картинах «Пекінський велосипед» і «Шанхайські мрії» режисера Ван Сяошуая Ґао Юаньюань двічі була присутня на церемоніях вручення нагород Берлінського та Канського кінофестивалів. Соромлива дівчина з милою посмішкою в кінокартинах Ван Сяошуая давно стала класичним образом китайського кінематографа.

У 2001 році фільм «Пекінський велосипед», в якому Ґао Юаньюань зіграла головну роль, отримав приз «Срібний ведмідь» на 51-му Берлінському кінофестивалі. У 2005 році вона була присутня на урочистій церемонії 58-го кінофестиваля в Каннах, де фільм «Шанхайські мрії» виграв спеціальний приз журі.