Сюй родилась в семье матери-одиночки из Торранса. Её бабушка по материнской линии переехала из Китая на Тайвань после прихода к власти коммунистов, вскоре иммигрировав с дочерью-подростком в Соединённые Штаты. Сюй окончила среднюю школу Палос-Вердес, после чего переехала в Бруклин, чтобы посвятить себя театру. В 2012 году окончила Школу искусств Тиш при Нью-Йоркском университете Также обучалась в Atlantic Theater Company.
Начала карьеру с ролей в экспериментальном театре. С 2013 по 2015 год регулярно участвовала в реалити-шоу MTV Girl Code. В 2016 году получила первую постоянную роль в сериале «Путь».
Начиная с 2016 года играла персонажа Карен компьютер в театральной постановке «Губка Боб Квадратные Штаны». Годом позже дебютировала с этой ролью на Бродвее.
В тот же период придумала героиню Кристин Канигула для спектакля «Be More Chill театра Two River Theater. В 2019 году вернулась к этой роли в одноимённом бродвейском мюзикле (для Lyceum Theater), получив номинации на премии Lucille Lortel Awards и Drama Desk Award.
Начиная с 2019 году снимается в сериале «Удивительная миссис Мейзел». Где стала лауреатом премии SAG за «Лучший актёрский ансамбль в комедийном сериале». В 2020 году снялась в фильме «Прошу об этом» (англ. Asking for It).
В 2022 году сыграла Джой Вонг, дочь персонажа Мишель Йео, в научно-фантастической комедии «Всё везде и сразу». Премьера ленты состоялась на South by Southwest (SXSW), получив высокие оценки критиков. Сюй была номинирована на премию «Оскар» в категории «Лучшая женская роль второго плана». В апреле 2021 года было объявлено, что Сюй сыграет главную роль в следующем фильме Адель Лим. В 2023 году Сюй сыграла одного из центральных персонажей в комедийном сериале Райана Джонсона и Наташи Лионн «Покерфейс». Помимо этого, она вошла в актёрский состав сериала «Американец китайского происхождения», где вновь сыграет вместе с Йео и Куаном Ке Хюи.
Так-же можно отметить небольшую роль Сюй Сялинь в детстве в фильме Marvel «Шан-Чи: Легенда 10 колец».