Fernand Léger est né le 4 février 1881 à Argentan dans l’Orne. Sa mère l’a élevé seule – son père décède lorsqu’il a quatre ans. C'est une femme très pieuse menant une existence tranquille. « Il ne fut jamais un élève studieux » et, après plusieurs renvois successifs – il dessine des caricatures de ses professeurs qui amusent beaucoup ses camarades; il entre comme apprenti chez un architecte d’Argentan.

Doué pour le dessin, il s’installe en 1900 à Paris où il fréquente l’École des Arts décoratifs et l’Académie Julian. Dans le quartier de Montparnasse  – son atelier est d’abord avenue du Maine puis à la Ruche –, il pénètre le milieu artistique parisien et se lie d’amitié avec Robert Delaunay, Marc Chagall, Blaise Cendrars… À partir de 1910, le Cubisme, qui s’impose de plus en plus dans l’avant-garde artistique, le séduit à son tour et l’amène à rejoindre Albert Gleizes, Jean Metzinger, Henri Le Fauconnier et les frères Duchamp, fondateur du groupe de la Section d’or. Fort de ces rencontres et d’un premier contrat avec le marchand Daniel-Henry Kahnweiler, il participe à toute une série d’expositions à Paris, à Moscou et même à New York, à l’Armory Show en 1913. C’est la période de ses « Contrastes de formes » qui l’imposent dans l’avant-garde artistique.

Mais la guerre interrompt brutalement et pour quatre ans ces premiers succès. Envoyé sur le front comme sapeur réserviste, puis brancardier, il a conscience de perdre de précieuses années. Toutefois l’expérience qu’il vit, tant l’horreur de la guerre que la fraternité avec les autres soldats, le marque profondément et procure une force nouvelle à son œuvre. 
En 1917, il signe un important contrat avec le galeriste Léonce Rosenberg. Réformé à la fin de cette même année, il entreprend de grandes peintures qui, de plus en plus, sont influencées par le thème de la modernité. Les collaborations se multiplient : avec Rolf de Maré, fondateur des Ballets suédois, pour les décors et costumes d’un ballet, avec Robert Mallet-Stevens et Marcel L’Herbier pour les décors du film L’Inhumaine, ou avec Dudley Murphy pour le film Ballet mécanique. En 1933, il participe au Congrès international des architectes modernes (CIAM) en compagnie de Le Corbusier qu’il fréquente depuis quelques années.

Avec l’arrivée du Front populaire, son engagement politique se manifeste à travers des conférences et de grandes peintures murales où il réalise son rêve de concilier l’avant-garde et l’art populaire. Mais la guerre interrompt de nouveau son travail. En 1940, il s’installe à New York. La ville moderne lui inspire ses dernières grandes compositions. De retour en France au début de l’année 46, encore très actif, il se consacre notamment à des travaux monumentaux.

Au début des années 1950, Fernand Léger participe avec Jean Bazaine et Jean Le Moal à la décoration de l’église du Sacré-Cœur, construite dans un quartier ouvrier d’Audincourt (Doubs), pour laquelle il conçoit les dix-sept vitraux de la nef et du chœur et dessine les cartons de la tapisserie située derrière le maître-autel.

Léger a dirigé plusieurs écoles de peinture, à Montrouge d’abord puis boulevard de Clichy, à Montmartre. Il a été le maître de Neşet Günal et a formé de nombreux élèves qui ont diffusé ses idées dans tout l’art du xxe siècle, en France (Pierre Faniest, Étienne Hajdu, Tonia Cariffa, Abner, Carlos, René Margotton…) mais aussi en Scandinavie (Eric Olson, Franciska Clausen, Otto G. Carlsund…), et a notamment donné des cours à l’auteur-compositeur-interprète Serge Gainsbourg.

À Biot (Alpes-Maritimes), le Musée national Fernand Léger, édifié par sa femme, Nadia Léger, et Georges Bauquier, lui est consacré et expose la plus grande collection de ses œuvres.