Gregory Woo è nato sull'isola di Guam nell'Oceano Pacifico, di padre cinese e madre originaria di Guam. All'età di tre anni i suoi genitori si sono trasferiti a San Diego, dove ha vissuto e ha frequentato la scuola fino al quarto grado. In quel periodo Woo già mostrava interesse per la recitazione, elargendo discorsi davanti al pubblico, cioè la sua classe. Successivamente si è trasferito insieme ai genitori in Texas, precisamente a Round Rock, a causa di un trasferimento di lavoro del padre. Fino alle superiori ha continuato a coltivare la sua passione per la recitazione, frequentando l'Austin's Zachary Scott Theatre, dove ha anche recitato in alcune commedie. Poco dopo il diploma, Woo ha deciso di trasferirsi a New York per inseguire la carriera di attore, solo una settimana prima dell'11 settembre. Lì ha studiato all'American Academy of Dramatic Arts e al T. Schreiber Studio. Ha ottenuto molti ruoli in teatro e per spettacoli indipendenti.
Nel 2004 è stato ingaggiato come VJ per l'MTV China quando il network è stato lanciato per il pubblico asiatico americano. È apparso in un episodio della serie prodotta da Nickelodeon The Naked Brothers Bans nel 2008, ma le sue due battute sono state date allo skateboarder Tony Hawk, guest star dell'episodio. Nell'anno successivo è stato scelto per interpretare il ruolo di Sun Lok ne L'Apprendista Stregone. Dopo le riprese del film, Woo si è trasferito a Los Angeles per continuare la sua carriera d'attore.