Leo Delibes ble født i St Germain-du-Val i Frankrike. Etter at faren døde i 1838 ble han undervist av sin mor og onkel, og lærte både å synge og å spille orgel. Han ble elev ved konservatoriet i Paris allerede som tolvåring, med Adolphe Adam som lærer, og vant konservatoriets førstepris to år senere. I 1853, da han var 17 år gammel, ble han organist i St. Pierre de Chaillot i Paris, og fikk samme år sin første profesjonelle stilling som akkompagnatør ved Théatre Lyrique. Arbeidet hans ved teateret bestod blant annet i å avlaste hoveddirigenten ved å være repetitør. Han hadde stillingen ved Theatre Lyrique i ti år. Selv om han fortsatte som organist frem til 1871, var han tydeligvis mer tiltrukket av teaterlivet.