Родилась 16 августа 1946 года в Нью-Йорке, США.
Родители актрисы – агент по недвижимости и певица, русские по происхождению. Фамилия Warren – это производная от Warrenoff (Варенов).
Лесли Энн занималась танцами в Школе американского балета. Несмотря на юный возраст (девушке было 17 лет) ее приняли в актерскую студию.
Молодая актриса впервые вышла на сцену в бродвейской постановке «110 in the Shade». За роль в мюзикле «Drat! The Cat» в 1965 году Уоррен была удостоена награды «Theatre World Award». Главная роль Лесли Энн в спектакле «Скарлетт» 1973 года получила негативные отзывы от критиков, поэтому на сцену Бродвея он не вышел.
Первой попыткой попасть на телеэкраны были пробы на роль в фильме «The Sound of Music» в 1965 году, но девушка не прошла кастинг. В том же году ей удалось сняться в главной роли в телефильме «Золушка», поставленном Роджерсом и Хаммерштейном. Актрису заметили, и она получила приглашения на съемки в таких заметных проектах, как «Самый счастливый миллионер» (1967) и «Один единственный подлинно оригинальный семейный оркестр» (1968).
Знаковым для Уоррен стало участие в рейтинговом телесериале «Миссия невыполнима» в 1970-1971 годах. За эту роль она была номинирована на «Золотой глобус». Правда, получить заветную премию смогла только в 1978 году за главную роль в небольшом сериале «79, Парк-авеню».
В 1982 году Лесли Энн совершила прорыв в своей карьере, попав на большой экран. Успешная криминальная комедия «Виктор/Виктория» принесла ей номинацию на «Оскар» и «Золотой глобус» за лучшую женскую роль второго плана. В 80-е Уоррен не испытывала дефицита ролей и активно снималась в фильмах и сериалах: «Ночь на небесах», «Выбери меня», «Автор песен», «Улика», «Воровка», «Полицейский».
В 90-х годах после прохладно встреченных критиками фильмов «Это пари стоит выиграть» и «Жизнь - дерьмо» главных ролей в карьере актрисы стало меньше. Тем не менее, и этот период отмечен достижениями. Так, за роль в многосерийном фильме «Семья шпионов» 1991 года Уоррен удостоилась номинации на премию «Эмми», а в 1992 году она сыграла главную роль в коммерчески успешном мюзикле «Жизнь в стиле кантри».
Критиками отмечены и более поздние работы Лесли Энн, такие как характерная роль стареющей актрисы в фильме «Англичанин», снятом Стивеном Содербергом в 1999 году, и харизматичной злодейки в комедии «Убить миссис Тингл». В 2000-х годах Уоррен снималась в независимых проектах, а также блеснула в известных сериалах «Уилл и Грейс» и «Отчаянные домохозяйки».
Лесли Энн Уоррен была замужем за американским актером и продюсером Джоном Питерсом. В 2000 году вышла замуж за актера Рональда Тафта. Сын Кристофер от первого брака.
