Леа Сейду появилась на свет 1 июля 1985 года в столице Франции – Париже. Ее отец Анри Сейду был состоятельным предпринимателем, а мама Валери Шлюмберже занималась филантропией. Ранние годы будущей актрисы и модели прошли в Сен-Жермен-де-Пре с шестью братьями и сестрами, из которых только сестра Камилла, ставшая в будущем стилистом, была старше нее. Родители Леи развелись, когда ей исполнилось три года.
Детство девочки проходило в окружении творческих людей, друзьями ее родителей были рок-музыканты Мик Джаггер и Лу Рид, дизайнер Кристиан Лубутен и многие другие. Но Сейду часто скучала, оставаясь одна, поскольку родители постоянно были в разъездах.
Несмотря на то, что будущую актрису воспитывали в духе протестантских традиций, она не стала набожной, правда, скромность в ней сохранилась. Родители каждое лето отправляли ее в американский лагерь, благодаря которому девочка в совершенстве освоила английский язык.
Желание стать актрисой пришло к девушке в возрасте 17 лет, вскоре она поступила на курсы сценического мастерства Les Enfants Terribles. В 2005 году она снялась в видеоклипе Рафаэля, после появилась в небольшой роли в картине «Утешение». Одновременно с этим Леа проявляла себя в качестве модели, представляя марку American Apparel.
Широкая известность во всем мире пришла к Лее в 2008 году, после участия в картине «Прекрасная смоковница». Эта роль принесла ей не только любовь зрителей и номинацию на награду «Сезар», но и победу на фестивале в Каннах. В 2013 году она снова получила там приз за центральную женскую роль в нашумевшей картине «Жизнь Адель».
Леа предпочитает не афишировать свою личную жизнь. По неподтвержденной информации, она состоит в романтических отношениях со своим коллегой по модельному бизнесу Андре Мейером.
Любимым местом отдыха звезды является остров Мостик, она любит творчество Евы Грин. Соседями Леи являются Том Форд и Билл Гейтс.