Née en 1986 au Texas, Leighton Marissa Meester est l’aînée d’une famille de deux enfants. Sa mère purgeant une peine de prison pour trafic de drogues, Leighton est élevée par sa grand-mère pendant une courte période. Malgré le passé criminel de ses parents, la fillette connaît une enfance normale, auprès de sa famille à Marco Island, en Floride. Dès son plus jeune âge, elle souhaite devenir actrice et commence à jouer dans de petits spectacles à l’âge 9 ans, dont une production locale du "Magicien d’Oz". Deux ans plus tard, Leighton et sa mère déménagent à New York, où la jeune fille prend ses premiers cours de théâtre. Elle débute une brève carrière de mannequin, avec une campagne pour Ralph Lauren, et une collaboration avec Sofia Coppola. A 13 ans, Leigthon Meester obtient son premier rôle sur le petit écran dans la série New York Police Judiciaire. C’est officiel, après ses premiers pas à la télévision, Leighton a trouvé sa voix. Elle poursuivra ensuite sa formation à Los Angeles à partir de ses 14 ans, et jusqu’à l’obtention de son diplôme. La jeune actrice apparaît dans un épisode de Boston Public et enchaîne avec des rôles dans Deuxième Chance et le remake de la sitcom Family Affair en 2002. Forte de ces expériences, Leighton Meester se tourne vers le grand écran, et obtient la même année son premier rôle dans le film La Malédiction du Pendu.

L’année 2003 sera placée sous le signe de la télévision : après avoir joué dans 5 épisodes de Jane et Tarzan où elle interprète Nicki Porter, Leighton enchaîne avec deux épisodes de la fameuse série 7 à la maison, puis apparaît dans Preuve à l'appui. La jeune femme commence à se faire remarquer et décroche des rôles dans des séries à succès. Elle apparaîtra notamment dans Veronica Mars, North Shore : hôtel du Pacifique, Touche pas à mes filles, Surface, Numb3rs et 24 heures chrono. Petit à petit, la jeune femme fait ses preuves et accède à des séries mythiques, comme Dr House ou Les Experts : Miami en 2006, sans toutefois obtenir de rôle-clé.

Mais la roue tourne l’année suivante, et c’est la consécration avec le lancement de Gossip Girl. Leighton y tient le rôle de Blair Waldorf, co-star avec Blake Lively, l’interprète de Serena Van der Woodsen, sa meilleure amie. Jolie brunette, et peste de l’Upper East Side, elle règne sur la jeunesse dorée de Manhattan sous le regard d’une mystérieuse bloggeuse nommée Gossip Girl. Manipulatrice et déterminée, Blair jongle entre ses amis, ses amours et sa réussite professionnelle tout au long des épisodes. Propulsée au rang d’icône, Leighton Meester fait rapidement la couverture des magazines les plus influents, et accède au titre de "it-girl".

Parallèlement à sa carrière sur les plateaux télé, Leighton Meester se lance dans la musique et sort en 2010 son premier album Love is a drug. La même année, elle renoue avec le cinéma, via Crazy Night, Trop loin pour toi, avec Drew Barrymore et Justin Long, ou encore Country Strong. Alors qu’elle est sur le tournage de la saison 4 de Gossip Girl à Paris, l’actrice tourne également durant l’été 2010 Bienvenue à Monte-Carlo, une comédie avec Selena Gomez et Katie Cassidy, en salles en août 2011.