Fille des comédiens Diane Lavallée et Marcel Leboeuf, Laurence Leboeuf débute la comédie à l'âge de dix ans dans le soap opera « Virginie ». Après quelques apparitions dans des fictions télévisées, la jeune fille se fait connaître grâce à son rôle d'adolescente apprentie photographe au sein d'une école de tennis, dans la série « 15 A ». En 2006, l'actrice participe à la comédie Le Secret de ma mère. Elle y interprète le même personnage que Céline Bonnier mais jeune dans cette réunion de famille à l'occasion de funérailles. L'année suivante, Laurence Leboeuf obtient un second rôle dans le drame Ma fille, mon ange d' Alexis Durand-Brault; ainsi que dans le drame Si j'étais toi de Jean-Marc Barr avec David Duchovny. Alors qu'à la télévision, elle est la fille de l'inspecteur Mike Sweeney dans la série « Durham County ». En 2008, la comédienne tourne la mini-série « Les Lavigueur, la vraie histoire », basée sur la vie de cette famille québécoise qui fût la première à remporter le jackpot à la loterie canadienne. Puis, François Rotger lui offre son premier grand rôle au cinéma, celui d'une jeune fille vivant seule avec sa mère ( Marina Hands) et qui se laisse séduire par le demi-frère de son père, dans Story of Jen.