Liam Payne nasceu em 29 de agosto de 1993 em Wolverhampton, Midlands Ocidentais,sob o nome de Liam James Payne.Ele é filho de Geoff e Karen Payne e irmão mais novo de Ruth e Nicola Payne.Quando Liam nasceu, ele apresentou muitos problemas de saúde que os médicos não conseguiram averiguar até três semanas depois de seu nascimento. Os médicos descobriram que a causa do mau funcionamento de seu corpo era que um de seus rins funcionava inadequadamente e para mantê-lo vivo era necessário injetar trinta e duas injeções no braço durante o dia e a noite. Ele também afirmou que seus primeiros anos foram ados no hospital e que na adolescência nunca teve sorte no amor.

No crescimento, o seu maior sonho era se tornar o corredor olímpico.Para isso, ele se levantava todos os dias às 5 da manhã para correr 8km antes de ir para a escola.No entanto, ele decidiu ser cantor depois que descobriu seu talento na escola e se recusou a fazer parte de uma equipe olímpica.Aos 12 anos, ele começou a aprimorar suas habilidades de cantar quando se juntou a Pink Productions, um grupo de artes cênicas, com sede em Wolverhampton, que lhe permitiu mostrar seu talento na frente de uma audiência real pela primeira vez.Enquanto estudava no colégio, Liam foi uma vítima de bullying, então decidiu praticar um pouco de boxe, ele comentou: "Eu tinha que aprender a defender-me, e aos doze anos, lutava contra o treinador de 38 anos. Eu quebrei meu nariz, tive meu tímpano perfurado e chegava a casa com o rosto machucado e inchado. Mas isso deu-me confiança. Eu saí-me muito melhor nos anos seguintes".Posteriormente, estudou tecnologia musical na City of Wolverhampton College de Wolverhampton e, além de cantar, toca piano, violão e guitarra.

Liam fez a audição para o The X Factor em 2008, e Simon Cowell o eliminou na rodada final já que ele acreditava que ele era muito jovem. Cowell pediu-lhe para voltar a fazer a audição quando fosse maior.Dois anos mais tarde, ele fez o teste novamente para The X Factor com "Cry Me a River" e recebeu aplausos de pé pelo público e por Cowell.Na fase seguinte, ele interpretou "Stop Crying Your Heart Out", do Oasis, mas não entrou na categoria "Garotos", então integrou na banda .

Após a audição para o The X Factor, a juíza Nicole Scherzinger sugeriu a Liam para fazer parte de um grupo chamado One Directionjuntamente com Harry Styles, Zayn Malik, Niall Horan e Louis Tomlinson.

Além do canto, Liam dedica-se à discotecagem e produção de remixes sob os pseudônimos "Big Payno" ou "Payno" em parceria com Afterhrs. Os remixes têm recebido elogios por mergulharem no subgênero Future house.

Em 25 maio de 2014, mostrou seu lado produtor com um remix no EP do single You & I. A versão alternativa ganhou o título de You and I (Big Payno Remix), em referência ao piano e ao sobrenome de Liam.

Quando o EP do single Steal My Girl (co-escrito por Liam) foi colocado à venda no Reino Unido em 12 de outubro de 2014, contou com um remix de Liam chamado Steal My Girl (Big Payno & Afterhrs Pool Party Remix).

Liam remixou o single I Don't Care da cantora britânica Cheryl sob o pseudônimo Payno. Cheryl agradeceu publicamente o cantor pela versão remixada, que foi incluída no EP I Don't Care (The Remixes) com o título I Don't Care (Payno Vs. Afterhrs Remix), junto com quatro outros remixes do single da cantora.

Em 10 de setembro de 2015, apareceu na capa da revista Attitude após ter sido premiado por seus leitores como o "Homem Mais Sexy do Ano", marcando a primeira e única capa individual e entrevista sobre carreira solo dada por um membro da One Direction.

Em 20 de outubro de 2015, seu remix de Drag Me Down foi lançado junto com o EP de Perfect, intitulado Drag Me Down (feat. LunchMoney Lewis) [Big Payno x Afterhrs Remix].

Em maio de 2017, Liam lançou o seu primeiro single a solo, "Strip That Down". O tema conta com a participação do rapper Quavo, do trio americano Migos.[88]

Em julho do mesmo ano, saiu "Get Low", single do produtor russo-alemão Zedd em que Liam participa vocalmente.