Родилась в семье Альберта и Зульфии Утяшевых, историка и библиотекаря. В одном из своих интервью указала, что является башкиркой наполовину (по матери), добавив, что в её жилах течёт татарская, польская и русская кровь (отец имеет смешанное происхождение)[1]. Приняла православие[2][3], ранее исповедовала ислам[1][4].

В 1989 году семья переехала в Волгоград. Родители намеревались отдать Ляйсан в балетную школу, но случайно в очереди в магазин девочку заметила тренер по гимнастике Надежда Касьянова, отметив необычайную гибкость суставов. С 1994 года занималась у Татьяны Сорокиной. В 1997 году переехала в Москву, тренировалась под руководством Аллы Яниной и Оксаны Скалдиной. В 1999 году Утяшевой было присвоено звание мастера спорта.

В 2000 году стала серебряным призёром турнира памяти Оксаны Костиной. На 2001 и 2002 годы пришлись самые значительные победы спортсменки. В сентябре 2001 года Ляйсан стала абсолютной победительницей во всех шести дисциплинах на этапе Кубка мира в Берлине, в октябре того же года выиграла золото чемпионата мира в Мадриде в командном первенстве[5]. Спортсменке было присвоено звание мастера спорта международного класса.

С 2002 года Утяшева тренировалась под руководством Ирины Винер и Веры Шаталиной. После второго места на международном турнире в Словении в мае стала победительницей неофициального чемпионата мира во Франции, в городе Корбей-Эсон. В июне стала победительницей Юношеских игр в Москве в многоборье и в трёх видах (скакалка, мяч, булава). В сентябре 2002 на показательных выступлениях в Самаре из-за неудачного приземления на плохо подготовленные маты отбила ступню. Обследование травмы не выявило, и Утяшева продолжала соревноваться, что только усугубило ситуацию. Спортсменка неоднократно жаловалась на боли в ногах, но и повторные обследования ничего не обнаруживали, что давало поводы недоброжелателям утверждать, что Утяшева симулирует травму.

В декабре 2002 после этапа кубка мира Винер поспособствовала комплексному обследованию состояния гимнастки в клинике в Германии. В результате магнитной томографии был поставлен диагноз: множественные переломы ладьевидной кости одной ноги и расхождение из-за постоянного переноса нагрузки костей ступни другой ноги. Было опасение, что спортсменка не только вынуждена будет завершить карьеру, но и не сможет ходить. Однако благодаря успешной операции, выполненной российскими хирургами, Ляйсан смогла вернуться в спорт. В 2004 году она вновь выступала в составе сборной России, стала чемпионкой Европы в командных соревнованиях, побеждала на международных турнирах в Латвии, Франции. Собиралась выступать, по крайней мере, до пекинской Олимпиады, но в апреле 2006 года, посовещавшись с Винер, Утяшева приняла решение оставить спорт.

После завершения карьеры Утяшева стала соведущей передачи «Главная дорога» на канале НТВ, ведёт утренний эфир на том же канале. Также ведёт телепередачу «Фитнес со звёздами» на телеканале Живи[6]. В мае 2007 года дебютировала с сольной партией в балете «Болеро» в театре «Новая опера».

В августе 2008 Утяшева представила автобиографический роман «Несломленная» (ISBN 978-5-386-00831-4).

В ноябре 2009 года состоялась премьера танцевального шоу Утяшевой «Знак бесконечности».

С 2010 года в программе телеканала НТВ «НТВ утром» ведёт традиционную для утренних программ рубрику, посвящённую утренней гимнастике.

На телеканале «Спорт-Плюс» Ляйсан ведёт программу «Личный тренер».

С 15 октября 2011 г. на телеканале НТВ стартовала авторская программа Ляйсан — «Академия красоты с Ляйсан Утяшевой».

14 марта 2012 года Ляйсан похоронила самого близкого человека — от сердечного приступа в возрасте 47 лет умерла мать спортсменки, Зульфия Утяшева[7][8].

22 марта 2012 года стартовала новая программа «Кафе Романтика» на радио Romantika. Каждый четверг Утяшева приглашает в «Кафе Романтика» известных музыкантов, актёров, модельеров и спортсменов, чтобы за чашкой кофе поговорить о романтике и узнать, что волнует героев программы, чем они живут, о чём мечтают и к чему стремятся.[9] Также в 2012 году Ляйсан исполнила одну из ролей в сериале «Чемпионки».

С 23 августа 2014 года — ведущая программы «Танцы» на канале ТНТ[10].

14 февраля 2015 года вышел её совместный клип с певицей Ёлкой на песню «Я тебя буду ждать» из альбома Точки расставлены[11].