Родилась в 1985 году в посёлке Раевский Альшеевского района Башкирской АССР в семье Зульфии и Альберта Утяшевых, библиотекарши и историка. По национальности башкирка. В 1989 году семья переехала в Волгоград. Родители намеревались отдать Ляйсан в балетную школу, но совершенно 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 Ляйсан Утяшевой было присвоено звание мастера спорта.
В 2000 году стала серебряным призёром турнира памяти Оксаны Костиной. На 2001 и 2002 года пришлись самые значительный 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. 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, булавы). 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 Ирина 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 вернулась в состав 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 Ириной 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 зо звёздами» на телеканале Живи. В мае 2007 года дебютировала с сольной партией в балете «Болеро» в театре «Новая опера».
В августе 2008 Утяшева представила свой автобиографический роман «Несломленная».
В ноябре 2009 года состоялась премьера танцевального шоу Ляйсан Утяшевой «Знак бесконечности».