Уоррен родилась в семье певицы и агента по недвижимости; ее родители – оба – русского происхождения, и «Уоррен» - это видоизменение фамилии «Варенов».

Лесли занималась в Школе американского балета и в 17 лет поступила в Актерскую студию (это был рекорд – до тех пор в таком молодом возрасте туда не принимали).

В 1963 Лесли впервые вышла на сцены Бродвея в мюзикле «110 in the Shade». За мюзикл «Drat! The Cat!» в 1965 г. актриса получила награду «Theatre World Award». В 1973 году она играла главную роль в «Скарлетт», однако постановка была встречена холодно и до Бродвея не добралась.

Что же касается кино и телевидения – Уоррен пыталась пройти кастинг в фильм «The Sound of Music», однако не преуспела. Ее первая значительная роль была сыграна в телефильме «Золушка» в постановке Роджерса и Хаммерштейна 1965 года. Затем был сериал «Миссия невыполнима», и в сезоне 1970-1971 года Дана Ламберт, персонаж Лесли Уоррен, стала главной из его героинь. Правда, через год Уоррен убрали из сериала; говорят, что из-за недостатка опыта.

Но на карьеру это не повлияло – в 70-е актрису много приглашали и на телевидение, и на съемки для кинофильмов.

За роль в криминальной комедии «Виктор/Виктория» 1982 года Уоррен была номинирована на «Оскар» как «лучшая актриса второго плана», а также пятикратно номинировалась на «Золотой глобус» (и один раз получила эту награду) за телефильм «Семьдесят девять, Парк Авеню» (1977 год). За сериал же «Семья шпионов» (1991) актрису номинировали на «Эмми».

В популярном фильме, поставленном по мотивам электронной игры, «Улика» (1985 год), актриса сыграла одну из главных ролей – подозреваемую по прозвищу «Мисс Скарлет». А в 1993 году Уоррен снялась в ленте «Цвет ночи».

Что же касается небольших ролей в известных проектах – в «послужном списке» актрисы значатся сериалы «Коломбо», «Уилл и Грейс», «Расследование Джордан», а также роль матери Дженни в клипе на хит группы «Aerosmith» «Janie’s Got a Gun».

Что касается личной жизни актрисы – в 1967 году она вышла замуж за продюсера Джона Петерса; через год у них родился сын, Кристофер Петерс, а еще через 9 лет супруги развелись. В 2000 году Лесли Уоррен вторично вышла замуж – за Рональда Тафта.