Philippe Leroy-Beaulieu nasce a Parigi il 15 ottobre 1930. Di famiglia aristocratica, manifesta fin da piccolo la sua passione per il mondo dell'arte, che non persegue subito, dedicandosi invece alla carriera militare. Tornato dalla guerra in Indocina, lascia le armi per occuparsi di recitazione. Esordisce nel 1960 con Il buco, grazie a Jacques Becker. A causa di motivazioni politiche è costretto a trasferirsi in Italia nel '62, dove ottiene un grande successo negli anni successivi, che gli permette di portare avanti la sua carriera stabilmente fino ai giorni nostri. Da ricordare tra i film italiani sono Senza sapere niente di lei (1969), giallo di Luigi Comencini con Silvano Tranquilli e Paola Pitagora; il cult Milano Calibro 9 (1972), di Fernando Di Leo, dove interpreta Chino; e il ruolo di Klaus nel drammatico Il portiere di notte (1974), di Liliana Cavani. Più recentemente è nel cast de Il pesce innamorato (1999), di Leonardo Pieraccioni, del disaster movie all'italiana Vajont (2001), di Renzo Martinelli; e de La terza madre (2007), uno degli ultimi film del genio dell'horror Dario Argento, interpretato dalla figlia, Asia Argento.
Nonostante l'"esilio" ha continuato a lavorare con registi francesi, come Jean-Luc Godard, per il suo film Una Femme Mariée, del '64, grazie al quale acquista una certa notorietà nel paese d'origine. Altre opere da ricordare sono Un uomo una donna: 20 anni dopo (1986), drammatico di Claude Lelouch con Jean-Louis Trintignant e Anouk Aimée; La Femme Nikita (1990), thriller di Luc Besson, e il più recente La legge del crimine (2009), action movie di Laurent Tuel, con Jean Reno e Gaspard Ulliel. Negli anni ha partecipato anche a produzioni internazionali, come l'epico di guerra diretto da Nichola Ray 55 giorni a Pechino (1963), interpretato da Charlton Heston, Ava Gardner e David Niven; e Amore per sempre (1996), epico biografico su Ernest Hemingway, diretto da Richard Attenborough, con Mackenzie Astin, Chris O'Donnell e Sandra Bullock.
Dagli anni settanta inizia a lavorare anche in televisione, nel cast di sceneggiati televisivi quali La vita di Leonardo da Vinci (1972) di Renato Castellani e Sandokan (1977) di Sergio Sollima, celebre interpretazione di Kabir Bedi. Nel 1995 prende parte a Io e il re, con Franco Nero, ed alla produzione internazionale Mosè, interpretata da Ben Kingsley, Frank Langella e Christopher Lee. È padre dell'attrice francese Philippine Leroy-Beaulieu, nata a Roma nel '63.
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Ottanta anni, ma non me ne preoccupo. Sabato ho fatto un lancio in paracadute e per il mio compleanno sarò ancora in cielo, come ogni anno, a festeggiare. Insomma io non mollo.