Després d’estudiar a la seva ciutat natal i a Poitiers, el 1885 inicià la seva carrera compositiva amb l'Andante et variations. El 1888 es traslladà a París, on estudià amb C. Franck i, mort aquest, amb V. d’Indy. Aquest l’animà a presentar-se al Premi de Roma, cosa que Lekeu feu el 1891 tot obtenint el segon premi amb la cantata Andromède. A partir de llavors portà una gran activitat compositiva, molt especialment en els camps de la música de cambra i de la música simfònica. En la Sonata per a violí i piano (1892), probablement la seva obra més coneguda, és palesa la influència de Franck pel que fa a la preocupació per la forma. Una mort prematura quan tenia vint-i-quatre anys truncà la carrera del que hauria pogut ser un dels compositors francesos més importants contemporanis de C. Debussy.