Nacido en Hagetmau, Landas (Francia), estudió filosofía en La Sorbona de París, donde se graduó en 1920. Ya en esta etapa universitaria mostró claras simpatías hacia las ideas que se giraban en torno al proceso de la revolución de Octubre en Rusia. Su actividad periodística en distintas publicaciones de la izquierda le reveló como un joven filósofo marxista, con gran influencia sobre el pensamiento francés de su generación. En 1928, ingresó en el Partido Comunista Francés, donde militó durante una década, antes de abandonar una estructura en exceso rígida y sujeta a la disciplina estalinista. Traductor de Karl Marx, prosiguió una línea de reflexión basada en un marxismo humanista. Su obra Le Materialisme Dialectique, aparecida en 1939, le sitúa fuera del estalinismo y le aleja del Partido Comunista, del que no será expulsado hasta 1958. La publicación de Le Materialisme Dialectique, Le Nationalisme contre les Nations y Hitler au pouvoir. Les enseignements de cinq années de fascisme en Allemagne, le convirtió en blanco de las fuerzas de ocupación alemanas durante la Segunda Guerra Mundial, lo que le unió en 1941 a la resistencia francesa, abandonando su trabajo como profesor de filosofía en institutos de provincias. Concluida la guerra, fue director de la Radiodifusión Francesa en Toulouse hasta 1949.
Enfrentado al pensamiento estructuralista francés, muy orientado por Althusser, sus planteamientos del marxismo humanista tuvieron una gran influencia en el pensamiento de los años sesenta y setenta. Profesor de filosofía en Nanterre, vivió muy de cerca el Mayo del 68; este mismo año ganó una plaza de sociología en la Universidad de Estrasburgo y abandonó las clases en París, donde fue sustituido por Edgar Morin. Su carrera académica como profesor de sociología expresa el desplazamiento desde el campo de la filosofía, que lleva a Lefebvre a desarrollar tres líneas centrales en su trabajo: la ciudad y su espacio social, la vida cotidiana y el fenómeno de la modernidad. Su interés ya no por las estructuras, sino por las coyunturas, le acerca al movimiento situacionista. En 1978 retornó al Partido Comunista, al entender que su mayor independencia de Moscú había creado unas nuevas condiciones para el trabajo político y el debate de la izquierda, y sin que ello fuese a suponer una renuncia a su libertad de pensamiento.
Los textos de Lefebvre, traducidos a numerosas lenguas, le han dado mayor notoriedad fuera de Francia que en su país natal. En Estados Unidos, el pensamiento postmoderno ha recurrido a sus análisis sobre la modernidad y la vida cotidiana.
Su obra, muy extensa, comprende, entre otros libros: Le Nationalisme contre les nations, Éditions Sociales Internationales, París, 1937; Hitler au pouvoir. Les enseignements de cinq années de fascisme en Allemagne, Bureau d'éditions, París, 1938; Nietzsche, Éditions Sociales Internationales, París, 1939; Le Matérialisme dialectique, Alcan, París, 1940; L'Existentialisme, Éditions du Sagittaire, París, 1946; Logique formelle, logique dialectique. A la lumière du matérialisme dialectique, Éditions Sociales, París, 1947; Critique de la vie quotidienne, I. Introduction, Grasset, París, 1947; Marx et la liberté, Trois Collines, Ginebra, 1947; Pour connaître la pensée de Karl Marx, Bordas, París, 1948; Le marxisme, PUF, París, 1948; Contribution à l'esthétique, Éditions Sociales, París, 1953; Problèmes actuels du marxisme, PUF, París, 1958; La somme et le reste, La Nef de Paris, 2 vols., París, 1959; Critique de la vie quotidienne, II. Fondements d'une sociologie de la quotidienneté, L'Arche, París, 1962; Introduction à la modernité, Minuit, París, 1962; Métaphilosophie, Minuit, París, 1965; Le Langage et la société, Gallimard, París, 1966; Sociologie de Marx, PUF, París, 1966; Position: contre les technocrates, Gonthier, París, 1967; Le droit à la ville, Anthropos, París, 1968; La Vie quotidienne dans le monde moderne, Gallimard, París, 1968; L'Irruption de Nanterre au sommet, Anthropos, París, 1968; Du rural à l'urbain, Anthropos, París, 1970; La révolution urbaine, Gallimard, París, 1970; La fin de l'histoire, Minuit, París; Le manifeste différentialiste, Gallimard, París, 1971; Au-delà du structuralisme, Anthropos, París, 1971; La Pensée marxiste et la ville, Castermann, París, 1972; Espace et politique (Le droit à la ville II), Anthropos, París, 1973; La Production de l'espace, Anthropos, París, 1974; Hegel, Marx, Nietzsche ou le royaume des ombres, Castermann, París, 1975; L'Idéologie structuraliste, Seuil, París, 1975; La Présence et l'absence. Contribution à la théorie des représentations, Castermann, París, 1980; Une pensée devenue monde. Faut-il abandonner Marx?, Fayard, París, 1980; Critique de la vie quotidienne, III. De la modernité au modernisme (Pour une métaphilosophie du quotidien), L'Arche, París, 1981; Éléments de rythmanalyse. Introduction à la connaissance des rythmes, Syllepse, París, 1992.
Traducidos a la lengua española, entre otros títulos: Ajustes de cuentas con el estructuralismo, Alberto Corazón ed., Madrid, 1969; Sociología de Marx, Eds. 62, Barcelona, 1969; Lógica formal, lógica dialéctica, Fondo de Cultura Económica, México DF, 1970 (Siglo XXI, Madrid, 1972); Síntesis del pensamiento de Marx, Nova Terra, Barcelona, 1971; El materialismo dialéctico, La Pléyade, Buenos Aires, 1971; Introducción a la modernidad, Tecnos, Madrid, 1971; La revolución urbana, Alianza Editorial, Madrid, 1972; La vida cotidiana en el mundo moderno, Alianza Editorial, Madrid, 1972; Nietzsche, Fondo de Cultura Económica, México DF, 1972; Marx, Guadarrama, Madrid, 1975; Hegel, Marx, Nietzsche o el reino de las sombras, Siglo Veintiuno, Madrid, 1976; El derecho a la ciudad, Península, Barcelona, 1976; Tiempos equívocos. Testimonio autobiográfico, Kairós, Barcelona, 1976; Los nuevos comportamientos políticos de la clase obrera, Castellote, Madrid, 1976; Síntesis del pensamiento de Marx, Nova Terra, Barcelona, 1976; Hacia el cibernantropo. Una crítica de la tecnocracia, Gedisa, Barcelona, 1980; Espacio y política, Eds. 62, Barcelona,1980; De lo rural a lo urbano, Eds. 62, Barcelona,1981; El derecho a la ciudad, Eds. 62, Barcelona,1982; El pensamiento marxista y la ciudad, Universidad Politécnica, Madrid, 1983; Marxismo, Ed. Hacer, Barcelona, 1983; La presencia y la ausencia. Contribución a la teoría de las representaciones, Fondo de Cultura Económica, México DF, 1983.
En lengua portuguesa, entre otros: O Direito à Cidade, Ed. Documentos, 1969, São Paulo, 1969 (Editora Moraes, São Paulo, 1991); A revolução urbana, UFMG, Belo Horizonte, 1970; O Pensamento Marxista e a Cidade, Ulisseia, Lisboa, 1972; Lógica formal, Lógica dialética, Ed. Civilização Brasileira, Rio de Janeiro, 1979; A Vida Cotidiana no Mundo Moderno, Editora Ática, São Paulo, 1991; A cidade do capital, DP&A, Rio de Janeiro, 1999.