Léa Seydoux nació en París el 1 de julio de 1985. Se crió a caballo entre las ciudades de París y Dakar, en Senegal, donde sigue viviendo su madre actualmente.
Deseando vencer su innata timidez, se apuntó a un curso de teatro en "The Enfants Terribles", donde estudió durante un año, y luego en un grupo de teatro parecido al Actors Studio dirigido por Corine Blue.
En 2006, consiguió un papel en la película "Vielle Maîtresse" de Catherine Breillat. Inmediatamente después de esa película, obtuvo un papel en la película de Jean Pierre Mocky "13 French Street". A continuación apareció en un cortometraje de Nicolas Klotz, "La Consolation", que se presentó en el Festival de Cine de Cannes de 2007.
En 2008, protagonizó junto a Samy Naceri el largometraje "Des Poupées et des Anges", y después junto a Guillaume Depardieu la película "De la guerre" de Bertrant Bonello. Por su papel en "La belle Personne", dirigida por Christophe Honoré, ganó en 2009 el premio Chopard a la mejor actriz revelación, y fue nominada al premio César a la actriz más prometedora.
En 2009, compartió la pantalla con Brad Pitt en "Malditos bastardos" de Quentin Tarantino.
A finales de ese mismo año, apareció en "Plein Sud", de Sébastien Lifshitz, y en "Lourdes" de Jessica Hausner.
Ese mismo año, interpretó a Isabel de Aquitania en la adaptación de "Robin Hood" de Ridley Scott, que inauguró el Ferstival de Cannes de 2010. Tuvo otras dos películas seleccionadas en el Festival de Cine de Cannes, "Le Petit Tailleur" de Louis Garrel en la sección de cortometrajes, y la película "Belle Epine", dirigida por Rebecca Zlotowski y estrenada en Francia el 10 de noviembre de 2010. A finales de ese año, apareció en "Le Roman de ma Femme", dirigida por Djamshed Usmonov, y "Roses a Credit", dirigida por Amos Gitai.
Ese verano, apareció en la última película de Woody Allen, "Midnight in Paris", y en noviembre comenzó el rodaje de "Misión imposible: Protocolo Fantasma" junto a Tom Cruise.
Acaba de interpretar dos películas, una dirigida por Ursula Meier y la otra por Benoit Jacquot, de las cuales es protagonista.
