Fang Junbi naît en 1898 à Fuzhou, au sein d’un milieu aisé de négociants, gagné aux idées nouvelles. Son frère Shengdong est l’un des héros martyrs du soulèvement de Canton en 1911. Sa sœur Junying, proche des opposants au régime impérial, fait, à la suite de la Révolution de 1911, un séjour d’études en France en 1912. Fang Junbi, alors âgée de 14 ans, l’accompagne. Elle y fréquente un milieu ouvert aux idées réformistes et à la culture occidentale, bénéficiant notamment des leçons du lettré réformateur Cai Yuanpei et du révolutionnaire Wang Jingwei. Attirée par l’art, elle se forme d’abord aux techniques occidentales à l’académie Julian, à Paris, en 1917, mais, en raison des bombardements, elle est contrainte de poursuivre sa formation à l’école des beaux-arts de Bordeaux. En 1920, à son retour dans la capitale française, elle est la première étudiante chinoise à l’École des beaux-arts où elle rencontre le peintre Xu Beihong. Deux ans plus tard, elle épouse le poète et politicien Zeng Zhongming.
En 1924, elle est la première artiste chinoise à exposer au Salon annuel des artistes français, où elle fait des débuts remarqués avec La Joueuse de flûte (1924). Cette huile sur toile, reproduite en couverture des Annales politiques et littéraires, combine le savoir-faire européen et une iconographie chinoise. L’année suivante marque son retour en Chine, où elle enseigne la peinture occidentale au lycée Zhixin et où la présentation de son travail lui vaut une certaine reconnaissance. Entre 1926 et 1930, elle se rend à plusieurs reprises en France ; elle devient membre du Salon des Tuileries dès 1928. De retour dans son pays natal en 1930, elle commence à pratiquer les techniques picturales chinoises à partir de 1932, auprès de maîtres de l’école de Lingnan, Gao Jianfu et Gao Qifeng, dont la démarche consistant à concilier les esthétiques des deux continents rejoint ses propres recherches. Cependant, au lieu de copier les maîtres anciens, elle innove et recourt aux procédés chinois traditionnels pour peindre sur le vif, en se souvenant de la science occidentale du modelé. Son effort de synthèse est souligné par Cai Yuanpei en 1938.

L’année suivante, elle est victime d’un attentat à Hanoi, de même que son époux qui ne survivra pas à ses blessures. Elle surmonte cette épreuve grâce à la peinture. Contrainte de quitter la Chine en 1949 à la fondation de la République populaire de Chine, elle réside d’abord à Paris, avec ses trois fils, et participe régulièrement, entre 1950 et 1954, au Salon de la Société nationale des beaux-arts. Ses peintures retiennent l’attention de René Grousset, alors conservateur au musée Cernuschi, qui loue son travail dans un texte daté de 1951. En 1957, elle décide de s’établir avec sa famille à Boston. Dans les années 1950-1970, elle présente ses œuvres à Tokyo, Kyoto, Taipei, Hong Kong et également aux États-Unis, en Argentine, au Brésil et au Liban ; elle ne retourne en Chine qu’en 1972 et y fera ensuite de nombreux séjours. En 1978, à l’occasion de ses 80 ans, le centre d’art de Hong Kong organise une rétrospective. Sa contribution artistique est saluée en 1984 par le musée Cernuschi, qui lui consacre une exposition. Elle s’éteint à Genève en 1986. Très attachée à son pays, elle avait fait don en 1978 de quarante de ses peintures au gouvernement chinois.