Leyla Gencer 1928’de Polonezköy’de doğdu. Babası Safranbolulu köklü Müslüman bir ailenin oğlu olan Hasanzade İbrahim Bey, annesi Polonyalı Katolik bir ailenin kızı olan Alexandra Angela Minakovska’dır. Ailesi sonradan Çeyrekgil soyadını aldı. Annesi, İbrahim Bey’le evlendikten sonra Müslüman olup Atiye adını aldı. Gencer ileriki yıllarda bir röportajında “Müslüman ve oryantal bir altyapıdan geliyorum” diyecektir. Leyla Gencer, İstanbul İtalyan Lisesini bitirir ve bir süre İstanbul Devlet Konservatuarı’nda şan eğitimi alır. Konservatuarda, Fransa’nın önde gelen hocalarından Reine Gelenbevi, ünlü orkestra şefi Muhittin Sadak ve besteci Cemal Reşit Rey’in öğrencisi olur. Ankara Devlet Konservatuarı’nda ders vermek üzere Türkiye’ye gelen ünlü İtalyan soprano Giannina Arangi-Lombardi ile tanıştıktan sonra İstanbul’daki konservatuar eğitimini yarıda bırakarak çalışmalarını onun özel öğrencisi olarak sürdürür. Ankara Devlet Tiyatrosu’nun korosuna girer.
Leyla Gencer, Devlet Tiyatroları Ankara Operası’nda korist olarak görev yapmaktayken Ankara’ya geldiği yıl (1950’de) sahnelenmeye başlayan Cavalleria Rusticana operasında Santuazza rolü ona verilir, Gencer’in opera kariyeri bu rolle başlar. Leyla Gencer, Ankara Devlet Operası’nda görev yaptığı 1950-1958 yılları arasında devlet konuklarına verilen resitallerde en çok görev alan sanatçılardan olur. İlk defa 1953 yılında, Türkiye ile İtalya arasında imzalanan Kültür Anlaşması çerçevesinde bir radyo konseri vermek için Roma’ya gider. Bu konserin başarısı üzerine Napoli Yaz Festivali’nde sahnelenen Cavalleria Rusticana operasında başrol üstlenme fırsatını elde eder. Bir sonraki sezon Napoli’nin ünlü San Carlo Operası’nda Eugenio Onegin ve Madam Butterfly operalarında başrol oynama teklifi alır. Leyla Gencer’in uluslararası platformdaki opera serüveni böylece başlar. Madam Butterfly operasındaki başarısı ile Napolililerin sevgisini kazanan Gencer, Napolili Türk olarak anılmaya başlar. Bu başarı bir sonraki sezon San Carlo Operası’nda sahnelenen La Traviata’daki Violetta rolü ile sürer. Sanatçı, La Traviata’yı Palermo, Trieste, Ankara, Torino, Varşova, Poznan, Lodzi Krakov’da, Viyana Devlet Operası’nda Herbert von Karajan yönetiminde, San Francisco ve Philadelphia’da, Moskova ve Leningrad’da seslendirir. 1956’da San Francisco Operası’nda San Francesca da Rimini operasında son anda oynayamayacağını bildiren ünlü soprano Renata Tebaldi’nin yerine başrolü seslendirir. Eserin San Francisco ve Los Angeles temsillerinden sonra San Francisco operası ile kontrat imzalar.
1957 sezonunda San Francisco Operası’nda sahnelenen La Traviata operasında başrolü Leyla Gencer, Lucia di Lammermoor operasında ise dünyaca ünlü soprano Maria Callas üstlenmiştir. Callas’ın gelmemesi üzerine Lucia rolünü de Gencer üstlenir ve büyük başarı kazanır. O günden başlayarak ABD’de sayısız opera temsili, resital, konser gerçekleştirir. 26 Ocak 1957 gecesi Leyla Gencer, kendisine koyduğu Milano’nun ünlü La Scala Tiyatrosu’nda sahneye çıkma hedefine ilk defa ulaşır. Fransız besteci Francis Poulenc’in Carmelit’lerin Diyaloğu eserinin dünyadaki ilk temsilinde başrolü (Lidoine-başrahibe) oynar. Scala’daki ilk sahneye çıkışından sonra Gencer, 18 Şubat 1957’de tüm zamanların en büyük orkestra şefi kabul edilen ve kısa bir süre önce ABD’de hayatını kaybeden Arturo Toscanini için Milano’nun Duomo di Milano Katedrali’nde düzenlenen görkemli cenaze töreninde Verdi’nin Requiem’i seslendirilirken soprano partisini başarıyla söyler. Bu başarının ardında La Scala Operası’nın Köln Operası’nın açılışı nedeniyle düzenlediği turnede Verdi’nin Kaderin Gücü adlı eserinde başrol oynar. 1958’de Pizzetti’nin dünyada ilk gösterimi gerçekleşen Katedral’de Cinayet adlı eserinde başrahibe rolünü, ardından Boito’nun az bilinen Mefistofele operasında Margherita rolünü üstlenir.
Gencer, 1960’larda mesleğinin doruğuna çıkar. Hiç bilinmeyen operaları seslendirmeyi sürdürür. 1985 yılında sahneye veda eden sanatçı, 1983-1988 yılları arasında As. Li. Co.’nun genel sanat yönetmenliğini yürütür, 1997-1998 arasında La Scala korosunun genç sanatçılar okulunda yöneticilik, vefatına kadar da La Scala Tiyatrosu’nda opera sanatçıları için kurulan akademinin sanat yönetmenliğini yapar. Gencer, aynı zamanda opera yorumu üzerine dersler vermeye devam etmektedir. Uluslararası yarışmalarda seçiciler kurulu üyelikleri yapan, festivallere, seminer ve konferanslara katılan Leyla Gencer, İstanbul’da kendi adını taşıyan Uluslararası Şan Yarışması’nın kurucusudur. Yarışma, 1995 yılından beri düzenlenmektedir. Leyla Gencer, 1988 yılında Devlet Sanatçısı unvanıyla onurlandırılır. Adına hatıra gümüş para basılır. Leyla Gencer’in gırtlağını kullanma tekniği opera literatürüne Leyla Gencer stilinde okuyabilmek anlamına gelen “gencerate” olarak geçmiştir. Leyla Gencer 10 Mayıs 2008’de Milano’daki evinde vefat eder, vasiyeti gereği külleri Türkiye’ye getirilerek Boğaz’a serpilir.
En önemli opera sahnelerinde birçok başrol yorumlayan Leyla Gencer, “20. yüzyılın son divası” olarak kabul ediliyor. Opera dünyasında bulunduğu yeri, yalnızca repertuarının çeşitliliğiyle değil, canlandırdığı karakterlere kattığı dramatik nüanslarla da sağlamlaştıran Gencer, araştırmacı kişiliği ve iyi bir eğitimci olmanın verdiği sorumlulukla romantik dönemin unutulmuş birçok eserini tekrar günışığına çıkartmıştır.