Родился 21 февраля 1836 г. в Сен-Жермен дю Валь (Франция). Образование получил в Парижской консерватории, которую окончил в 1853 г. Подобно К. Сен-Сансу и С. Франку, музыкальную карьеру начал органистом в одной из парижских церквей; затем работал аккомпаниатором в театре Лирической оперы, В 1865—1872 гг. Делиб занимает должность хормейстера в театре «Гранд-Опера»; в 1881 г. его назначают профессором консерватории по классу композиции. Венцом карьеры Делиба служит избрание его членом Института Франции (1884), явившееся публичным признанием заслуг композитора перед национальным искусством.

16 января 1891 г., в Париже, Лео Делиб скончался.

Первая серьезная «проба пера» композитора относится к 1855 г.: в Париже ставят его оперетту «На два су угля». Далее следует ряд театральных миниатюр — одноактных интермедий, обозрений и комических опер; совместно с Ф. Эрве и Ж. Оффенбахом Делиб трудится во славу нового жанра — оперетты, способствует его утверждению на французской сцене. Однако не оперетта создает имя композитору. Широкой известностью он обязан балету. В содружестве с Л. Минкусом Делиб ставит в 1866 г. балет «Ручей». Окрыленный успехом, создает «Коппелию» (1870) и «Сильвию» (1876). Среди многочисленных и восторженных поклонников этих сочинений был П. Чайковский. Приветствуя драматически насыщенную, вдохновенную партитуру «Сильвии», он писал: «...Это первый балет, в котором музыка составляет не только главный, но и единственный интерес. Что за прелесть, что за изящество, что за богатство мелодическое, ритмическое и гармоническое».

Связь с национальным фольклором и вытекающая отсюда простота, непосредственность мелодического высказывания, мастерская отточенность музыкальной формы и знание законов сцены — черты, обусловившие популярность балетов Делиба,— характерны также для лучших оперных полотен композитора — «Так сказал король» (1873), «Жан де Нивель» (1880), «Лакме» (1883). Русскими любителями музыки особенно ценится опера «Лакме». Ценится изысканная колористичность ее партитуры, богатство и разнообразие звуковой палитры, яркие мелодические характеристики действующих лиц. «Лакме» Делиба, живописующая экзотические картины восточной жизни, вплотную примыкает к небольшой, но исторически ценной группе французских «ориентальных» опер, представленной такими работами, как «Африканка» Дж. Мейербера, «Искатели жемчуга» и «Джамиле» Ж. Бизе, «Самсон и Далила» К. Сен-Санса, «Таис» Ж. Массне.