Родился в еврейской семье Леви в Алжире. В 1879 году отправился в Париж, чтобы изучать рисунок и скульптуру. В 1887 году Леви переезжает на юг Франции где, находясь под влиянием исламского искусства, увлекается керамикой. В 1895 году художник возвращается в Париж и начинает карьеру живописца. Примерно в это же время он посещает Италию, где вдохновился искусством эпохи Возрождения.
В 1896 году его живописные полотна и пастели впервые выставляются под именем Люсьен Леви-Дюрмэ (фр. Lucien L?vy-Dhurmer); он добавил к своему имени последние два слога от девичьей фамилии матери (Goldhurmer), чтобы отличаться от однофамильцев.
Работы Леви-Дюрмэ встретили положительные отзывы публики и обрели популярность, в том числе и в кругу художников. Картины Леви-Дюрмэ отождествляли с полотнами прерафаэлитов, наполненными цветами импрессионистов.
После 1901 Леви-Дюрмэ уже не придерживался символизма и все больше работал с пейзажами. Он черпал вдохновение в музыке и пытался в живописи запечатлеть произведения таких великих композиторов, например, Бетховена.
Люсьен Леви-Дюрмэ умер в парижском пригороде Ле-Везине в 1953 году.