Liu Xia war 1997 bereits bei Weltcups am Start, brauchte danach aber einige Jahre bis zum internationalen Durchbruch. Bei den Studentenweltmeisterschaften 2002 belegte sie den zweiten Platz im Schwergewicht und gewann in der offenen Klasse. 2003 gewann sie im Schwergewicht bei der Universiade in Jeju. 2004 wechselte die 1,78 m große Liu Xia ins Halbschwergewicht, die Gewichtsklasse bis 78 Kilogramm. Bei den Asienmeisterschaften gewann sie die Silbermedaille hinter der Japanerin Sae Nakazawa. Drei Monate nach den Asienmeisterschaften fanden in Athen die Olympischen Spiele statt. Liu Xia gewann ihre ersten vier Kämpfe, im Halbfinale besiegte sie die Ukrainerin Anastasiia Matrosova. Im Finale unterlag sie nach 4:38 Minuten der Japanerin Noriko Anno.