У Лэй родился 26 декабря 1999 года в Шанхае, Китай.
Его семья состоятельна. В индустрию развлечений У Лэй попал в качестве модели пищевых добавок в рекламном ролике в 2002 году, снявшись в последующие два года более чем в пятидесяти видиороликах.
Он дебютировал как актер в исторической дораме "Легенда и герой" в 2007 году. Его детские работы были хорошо приняты критиками, а за съемки в дораме "Naughty boy Xiaotiao Ma" (2010) он впервые получил заслуженную награду "Outstanding Child Actor" на премии the Flying Apsaras Awards.
В 2014 году У Лэй сыграл молодого героя Ян Го в фэнтезийной исторической дораме Уся "Повесть о героях-Кондорах".
Через год актер стал образом героя Li Xiaoyao в веб-дораме "Pal Inn", на волне популярности сериала была выпущена одноименная видиоигра. Сериал набрал более 300 миллионов просмотров и стал популярной темой в Интернете. Затем последовали роли в спортивной дораме "Девушка-вихрь" (2015), фэнтезийной приключенческой дораме "Книга гор и морей" (2015) и историческом военной сериале "Список Ланъя" (2015), которые привели к увеличению популярности У Лэя.
Свою первую взрослую ведущую роль актер сыграл в фэнтезийной приключенческой дораме "Волшебная звезда" в 2017 году. Затем последовала работа в британо-китайском боевике "Шанхайский перевозчик", где его партнерами по съемочной площадке стали актеры Линн Хун, Том Прайс,Саймон Ям и Орландо Блум.
В 2018 году У Лэй присоединяется к актерскому составу в качестве одного из главных героев блокбастере "Асура". Звёзды гонконгского кино Карина лау и Тони Люн Ка Фай, объединившись с У Лэй, сыграли ту же роль, что отведена и главному тёмному персонажу - трехголовому полубогу. Основанный на буддийской мифологии, фильм "Асура" оказался самым дорогим фильмом в Китае, на его производство потребовалось более 110 миллионов долларов США. Режиссер блокбастера Чжан Пэн работал в этом фильме и в качестве голливудского координатора трюков. Несмотря на то, что фильм снят на китайском языке, в нём принимали участие актеры из других стран и ветераны голливудской производственной команды. После провальных сборов за первый уик-энд и негативных отзывов зрителей фильм был изъят из проката. После один из продюсеров заявил, что это было сделано, чтобы внести в фильм изменения и выпустить снова. Затем актер вернулся на малые экраны с мистической приключенческой дорамой "Песчаное море" (2018), снятую по одноименному роману автора Нань Пай Сань Шу. В этом же году сыграл ведущую роль в фэнтезийной романтической дораме Уся "Расколотая битвой синева небес", снятом на основе одноименного романа Tian Can Tu Dou. Чуть позже он снялся в исторический мистической драме "Тень" режиссера Чжан Имоу.
В 219 году У Лэй снялся в комедийной мелодраме "Обожание"