Léo Delibes Fransa'nın Pays de la Loire bölgesinde şimdi "La Fleche" şehrinin bir mahallesi olan Saint-Germain-du-Val adlı bir köyde doğmuştur. Babası bir postacı idi ve Delibes küçük yaşta iken öldü. Annesi çok yetenekli bir amatör müzisyen idi ve büyük babası bir opera şarkıcısı idi. Delibes annesi ve dayısı tarafından yetiştirildi.
1847'de Paris'e gidip Paris Konservatuvarı'nda eğitimine başladı ve Adolphe Adam tarafından verilen kompozisyon derslerini almaya başladı. Bir yıl sonra şan derslerine başladı ise de şarkıcılıktan daha çok bir orgcu olarak yetişti. Konservatuvara devam ederken geçimini sağlamak için "Theatre Lyrique"de provalara piyano eşlik sağlama ve koro lideri işlerinde çalıştı. 1864'te Paris Operası'nda ikinci koro lideri oldu. 1865-1871 döneminde "Saint-Pierre-de-Chaillot" kilisesinde orgculuk yaptı.
Delibes bir seri operet hazırlamıştır ve bunlardan ilki 1865'te Folies-Nouvelles'de galası yapılan "Deux sous de charbon, ou Le suicide de Bigorneau (İki Şu Değerine Kömür veya Bigorneau'nun İntiharı)" olmuştur.
III. Napolyon için Algers (Cezayir) temalı ve aynı adlı bir törensel kantata ile o zamanki Fransız devlet başkanının ilgisini çekti. 1866'da hazırladığı, koreografisini Leon Minkus'un yaptığı, "La Source (Kaynak)" adlı bale çok popüler oldu. 1870'te hazırlamış olduğu, bir mekanik oyuncağın bir köylü gencini yaşayan sevgilisinden ayırması temasını işleyen Coppelia adlı bale eseri ile sanatının zirvesine eriştiği kabul edilir. Delibes bundan sonra 1876'da "Sylvia" adlı bir diğer bale eseri de hazırlamıştır.
Sonraki yıllarda Delibes bir seri yeni opera hazırladı. Bunlardan sonuncusu olan, 1883'te yapımlanan Lakme operası birçok popüler olan şarkı ve müziksel parça kapsamaktaydı; örneğin "Legende du Paria (Can Şarkısı)" ve bir barkerol olan ""Sous le dôme épais" şarkısı.
1867'de Delibes Adolphe Adam'ın Le Corsaire adlı balesinin yeniden yapımlanması için "Le Jardine Anıme" adlı bir divertisman besteledi. Aynı yıl Messe brève mas ilahisini hazırladı.
Delibes hemen her yıl yeni bir operet hazırlayıp yapımlatmaya başladı. Bunun yanında tiyatro oyunları için eşlik müziği de hazırlamaktaydı. Bunlar arasında, sonradan Verdi'nin Rigoletto operasına uyarladığı Victor Hugo'nun "Le roi s'amuse" adlı oyunu için hazırladığı danslar ve antik şarkılar içeren eşlik müziği çok ilgi çekmiştir. Bazı müzikologlar daha sonra hazırlanan GounodFaust operasının Delibes'in Faust drama oyunu için hazırladığı eşlik müziğinin çok benzeri olduğunu iddia ederler.
Delibes 35 yaşında iken 1871'de Léontine Estelle Denain ile evlenmiştir. Delibes 1891'de Paris'te ölmüştür ve mezarı "Montmartre Mezarlığı"ndadır.
Kardeşi Michel Delibes İspanya'ya göç etmiştir ve İspanyol yazar Miguel Delibes'in büyükbabasıdır.