Появилась на свет 1 июля 1985 года в семье крупного парижского бизнесмена, приходится внучкой главе солидной кинокомпании «Пате» Жерому Сейду. Неудивительно, что с рождения она была погружена в творческую атмосферу богемы Парижа. Мало кто может, как Леа, похвастаться такими детскими подарками, как шикарная обувь от самого великого Луи Виттона. Детство девочки омрачало лишь то, что ей приходилось проводить время то во Франции, то в Сенегале, где жила мать. С юности она часто посещала театр, грезила о карьере оперной певицы. Впрочем, после окончания школы, видимо, критично оценив свои вокальные данные, она поступила на курсы театрального искусства Terribles Enfants, выступала в студенческих постановках. Вскоре голубоглазая нимфа с чувственными губами и трагикомичным взглядом на мир ворвалась в кино.
В 21 год она дебютировала в роли Авроры в ленте «Девочки сверху: французский поцелуй» (2006). Молодежная комедия о трех девушках, которые мечтают выиграть танцевальный конкурс и изо всех сил стараются казаться «секси», стала популярной далеко за пределами Франции. К тому времени Леа состоялась как модель, появлялась на обложках престижных журналов. Уже тогда она понимала, что успех непостоянен, «надо сосредоточиться и не распыляться по мелочам», и потому тщательно подходила к выбору лент. Сейду обратилась к европейскому авторскому кино: ее вторая работа, фильм Катрин Брейя «Тайная любовница» (2007), номинировался на главный приз в Каннах. Затем последовали работы в криминальной драме Жан-Пьера Моки «Французская улица, 13», ленте Норы Хамиди «Девушки и ангелы», драме о милитари-секте Бертрана Бонелло «На войне».
В 23 года Леа Кристоф Оноре пригласил на ее знаковую для карьеры роль в картине «Прекрасная смоковница» (2008). Актриса воплотила очаровательную «принцессы» Джуни, которая падает в объятия то одного мужчины, то другого. После выхода этого фильма на экраны Сейду получила широкую мировую известность и удостоилась номинации на премию «Сезар». Затем Леа появилась в небольшой роли Шарлотт в знаменитом оскароносном фильме Квентина Тарантино «Бесславные ублюдки», чем привлекла внимание других голливудских режиссеров: в 2010-ом она предстала в «Робин Гуде» Ридли Скотта в качестве прекрасной принцессы Изабеллы, а в 2011-ом – в нашумевшей картине Вуди Аллена «Полночь в Париже». В ее героиню, скромную продавщицу антиквариата, влюбляется персонаж Оуэна Уилсона.
В 2011 году Леа сыграла Сабин Маро в культовом американском блокбастере «Миссия невыполнима: Протокол Фантом». Актриса продолжает сниматься в европейских арт-хаусных лентах: за роль мечтающей выкарабкаться из одиночества девушки в драме «Прекрасная заноза» (2011) она вновь удостоилась номинации на «Сезар». Леа поразила критиков игрой во французских драмах «Строго на юг», «Роман моей жены», а также исполнила придворную чтицу Марии-Антуанетты (Дайан Крюгер) в исторической драме «Прощай, моя королева».
Среди последних работ Леа – роль синеволосой художницы-лесбиянки в драме арт-хаусного режиссера Абделя Кешиша Le bleu est une couleur chande, премьера которой намечена на 2013 год.