لیلا حاتمی فرزند علی حاتمی کارگردان زنده یاد سینمای ایران است که از او فیلم های سینمایی زیادی دیده اید. لیلا حاتمی در نهم مهر 1351 به دنیا آمد. او در رشتهٔ ریاضی فیزیک در تهران دیپلم گرفت. برای ادامهٔ تحصیل به لوزان سوئیس رفت. در دانشگاه پلی تکنیک تهران (دانشگاه صنعتی امیرکبیر) در رشتهٔ مهندسی مکانیک شروع به تحصیل کرد.
او تحصیل در این رشته را پس از دو سال نیمه کاره رها کرد و به دانشگاه لوزان، سوئیس رفت و آن‌جا ادبیات فرانسه خواند. به علت بیماری پدرش در 1375 تحصیل را نیمه‌کاره رها کرد و به ایران بازگشت. در سال 1377 با علی مصفا ازدواج کرد. از آن پس در تهران زندگی می‌کند. وی دارای دو فرزند به نام‌های مانی و عسل است. لیلا حاتمی همچنین به پنج زبان انگلیسی و فرانسه و فارسی و آلمانی و ایتالیایی صحبت می‌کند.
اولین حضورش در سینما در نقش کودکی کمال‌الملک (در فیلم «کمال الملک» به کارگردانی پدرش علی حاتمی) بود. در سال 1370 در فیلم دلشدگان که آن هم ساختهٔ پدرش علی حاتمی بود ایفای نقش کرد. پس از آن در 1375 برای اولین بار در یک کار سینمایی در فیلمی که کارگردان‌اش پدرش نبود (فیلم لیلا از داریوش مهرجویی) نقش یک زن نازا را ایفا کرد و برای آن دیپلم افتخار جشنواره فیلم فجر را گرفت. فیلم موفق دیگر او آب و آتش بود که در آن نقش یک زن روسپی (مریم) را به خوبی اجرا کرد. بازی آتیلا پسیانی زوج و پسر عموی مریم از نکات درخشان دیگر فیلم بود. در تمرینات تئاتر «منهای دو» داوود رشیدی بسیار خوش درخشید اما به دلیل بیماری مجبور خارج شدن از تیم شد.
در سال1389 به همراه اصغر فرهادی و چندی از بازیگران فیلم جدایی نادر از سیمین به جشنوارهٔ فیلم برلین دعوت شد ولی به هر دلیلی که برخی آن را بازی در فیلم بعدیش (پله آخر) می‌دانند در اختتامیه شرکت نکرد؛ که در آن مراسم به همراه ساره بیات و سارینا فرهادی برندهٔ خرس نقره‌ای بهترین گروه بازیگران زن شد.
در بهار سال1390 در مراسم فرش قرمز فیلم جرم(مسعود کیمیایی) به همراه علی مصفا شرکت کرد. در تابستان همین سال به دنبال اکران جدایی نادر از سیمین به فرانسه و ایتالیا سفر کرد و در افتتاحیهٔ اکران فیلم همراه با اصغر فرهادی حضور داشت و سر انجام پس از نامزدی جدایی نادر از سیمین در بخش بهترین فیلم غیر انگلیسی زبان اسکار در زمستان سال 90 همراه اصغر فرهادی و پیمان معادی راهی مراسم اسکار در آمریکا شد.
پس از آن در مراسم اختتامیه جشنواره کن شرکت کرد و جایزه بزرگ این جشنواره را به متئو گارونه کارگردان ایتالیایی فیلم واقعیت اهدا کرد. چند ماه بعد لیلا حاتمی به همراه همسرش علی مصفا و فرزندانش برای اکران فیلم پله آخر در جشنواره کارلووی واری راهی جمهوری چک شد و جایزه بهترین بازیگر نقش اول زن این جشنواره را نیز به خاطر بازی در این فیلم کسب کرد.
