Клод Лелуш родился 30 октября 1937 года в Париже в семье алжирских евреев. Свою кинодеятельность начинал в качестве оператора короткометражных фильмов. В 13 лет получил приз конкурса дебютов на Каннском кинофестивале. В 1956 году Клод Лелуш стал автором репортажа об СССР «Когда поднимается занавес», снятого им скрытой камерой, который был куплен для показа по французскому телевидению. Клод Лелуш в течение двух дней работал ассистентом оператора на съемках фильма «Летят журавли» (1957). На съемочную площадку он попал в качестве кинолюбителя из Франции. Дебютная режиссерская работа в полнометражном кино — «Le propre de l'homme» (1961) — особого успеха не имела. Однако в 1966 году Клод Лелуш снял фильм «Мужчина и женщина», принесший ему всемирную славу и удостоенный «Золотой пальмовой ветви» Каннского фестиваля и двух «Оскаров» — за «Лучший иностранный фильм» и «Лучший оригинальный сценарий». Лелуш выступил в качестве автора сценария, режиссера, продюсера а также оператора картины. Главные роли исполнили Жан-Луи Трентиньян и Анук Эме, а музыку к фильму написал Франсис Ле.
В последующие годы Лелуш работает как независимый кинорежиссер, снимая коммерческие фильмы силами собственной кинокомпании Les Films 13. Особым успехом у зрителей пользовались авантюрная комедия «L'aventure, c'est l'aventure» (1972), криминальная комедия «La bonne année» (1973), детектив «Le chat et la souris» (1975). Фильм 1988 года «Баловень судьбы» получает две премии «Сезар» — за главную мужскую роль (Жан-Поль Бельмондо) и за музыку к фильму (Франсис Ле). Снятый по мотивам романа Виктора Гюго фильм «Les misérables» (1995) был удостоен американской премии «Золотой глобус» как Лучший фильм на иностранном языке.