ولدت ليلى محمد فوزي في العشرين من أكتوبر ١٩١٨ بتركيا حيث كان والدها مصري بعمل تاجر للأقمشة، أما والدتها فكانت حفيدة قيصر لي باشا أحد قادة الجيش التركي، وعندما بلغت الخامسة من عمرها التحقت بإحدى مدارس الراهبات بحي شبرا.

دخلت ليلى عالم الفن بالصدفة حيث كان والدها صديق لوالد المخرج جمال مدكور، فشاهدها جمال عندما كان يزور والده في المتجر المجاور لمتجر والدها، ورشحها للعمل مع المخرج نيازي مصطفى في فيلم "مصنع الزوجات" عام 1941م، وعلى الرغم من أن الفن لم يكن حلمها إلا أنها شعرت بحب شديد للعمل وأيقنت أن هذا هو طريقها ومجالها، ولهذا تحدت أهلها الذين لم يكونوا موافقين على دخول ليلى للمجال الفني بذلك الوقت.

بعدها جاءت النقلة الهامة في مشوار ليلى الفني عام 1942م بعدما تعرف عليها المخرج محمد كريم الذي قدمها للعمل مع الموسيقار الراحل محمد عبد الوهاب، ووقع معها عقد احتكار لتصوير ثلاثة أفلام مع موسيقار الأجيال، كان أولها فيلم "ممنوع الحب" ثم شاركته بطولة فيلم "رصاصة في القلب"، لتنطلق بعد ذلك في عالم الشهرة والنجومية مع المخرج توجو مزراحي في ثلاثة أفلام هي "علي بابا والأربعين حرامي" و"نور الدين والبحارة الثلاثة" و"تحيا الستات".

ما ساعد في شهرة ليلى السريع آنذاك تعاونها مع مجموعة من كبار الفنانين أمثال أنور وجدي وفريد الأطرش وكارم محمود، وعلى الرغم من إجادتها لتجسيد أدوار الملكات والنساء الأرستقراطيات بجدارة، إلا أنها لمعت أيضًا في أدوار الشر، لكن  الدور الذي علق في أذهان الجماهير هو "فيرجينيا جميلة الجميلات" في فيلم الناصر صلاح الدين ليوسف شاهين، حيث اعتبره النقاد نقلة جديدة ونوع من التمرد على ملائكيتها وبراءتها ليكتشف المخرجون شريرة سينمائية جديدة، وهو ما جعلهم يقدمونها في فيلم "ضربة شمس" عام 1979، لتثبت أقدامها في عالم الشر بدورها الصامت الذي لاقى استحسان الجميع، ثم دورها بالفيلم التونسي "الملائكة" عام 1983.

شاركت ليلى فوزي الفنان فريد الأطرش فيلمين من أروع أفلامه هما: "من أجل حبي"، "حكاية العمر كله" مع ماجدة وفاتن حمامة، وبعد أعوام قليلة تقدم فريد الأطرش للارتباط بها أثناء عملها في فيلم "جمال ودلال" إلا أن أباها رفضه بسبب صغر سنها.

اشتركت ليلى في بطولة فيلمين أجنبيين هما الفيلم المصري الإيطالي "ابن كليوباترا" إنتاج عام 1964، والفيلم التونسي "الملائكة" عام 1983، والذي توقفت بعده مباشرة عن العمل السينمائي، بعد ظهور ما أسمته بأفلام المقاولات لتتجه بعد ذلك إلى العمل الدرامي في التليفزيون.

بلغ الرصيد الفني للفنانة ليلى فوزي حوالي 85 فيلم سينمائي و40 مسلسلًا تليفزيوني، ومن أبرز أعمالها السينمائية "سفير جهنم" و"خطف مراتي" و"حكاية العمر كله" و"فارس بني حمدان" و"محطة الأنس" و"ليلى بنت الشاطئ" و"الناصر صلاح الدين" و"دلال المصرية" و"المتوحشة"، بينما من أبرز أعمالها التلفزيونية: "لما التعلب فات" و"بوابة الحلواني" و"هوانم جاردن سيتي" و"فريسكا" و"أبو العلا البشري" و"دمي ودموعي وابتساماتي" و"علي الزيبق".

تزوجت ليلى 3 مرات؛ الأولى كانت من الفنان عزيز عثمان، والثانية من الفنان أنور وجدي، والثالثة من الإذاعي جلال معوض، ولم تنجب من زيجاتها الثلاث أبناء، وتحدثت ليلى خلال حوارها مع الإعلامية صفاء أبو السعود عن تفاصيل زيجاتها قائلة:" كانت فرصة لن تعوض.. هكذا بدأت حديثها عن الفنان الراحل عزيز عثمان، الذي كان يكبر عنها حوالي 30 عامًا قائلة، وافقت لأنني أحببته بالإضافة إلى أن والدي كان يرفض أي عريس تقدم لي، ووالدتي لم تكن موافقة على الأمر، ولكنني رأيت في هذا الزواج خروجًا من سجن والدي، ولم أدرك خطورة ما أقدمت عليه إلا بعد الزواج ثم تزوجته لمدة 5 سنوات، وتطلقت منه بعد أن شعرت بأنه لا يوجد حياة بيننا، لأنه حل محل والدي في كل تصرفاته، وكنت اعتقد في البداية أن اختياري جاء صحيحا، ولكنني فقدت السعادة منذ أن تزوجته".

وتابعت ليلى:" جاءت الزيجة الثانية مع الفنان أنور وجدي الذي استطاع أن يقنعني بالزواج في فرنسا، وعشت معه 9 أشهر، وأقنعنى بالسفر معه في رحلة علاج لكنه تعب ومرض فى أواخر أيامه، فهو فنان عظيم وعبقرى في زمنه، واستطاع أن يكون شيئا كبيرا، ولكن الزواج لم يدم سوى 4 أشهر، حيث اشتد المرض على أنور وسافر إلى السويد للعلاج، وأُصيب بالعمى ثم فقد الحياة وعدت مع نعشه".

بعدها بفترة تزوجت ليلى من من الإذاعي جلال معوض، الذي ظلت معه حتى وفاته.

تُوفيت أسطورة الجمال في السينما المصرية يوم الأربعاء الموافق 12 يناير 2005م بمستشفى "دار الفؤاد" بالقاهرة عن عمر يناهز 80 عامًا، إثر صراع مع أمراض الشيخوخة.