Leilei Tian est née en 1971 dans la province du Jiangsu en Chine et commence à apprendre le piano à l'âge de six ans. De 1988 à 1995, elle étudie la composition au conservatoire central de musique de Pékin avec Zhenmin Xu. En 1997, elle va étudier en Suède avec Ole Lützow-Holm au conservatoire de musique de Göteborg où elle obtient son diplôme de perfectionnement en 2001.

Elle participe aux cours d'été de Darmstadt, au Centre Acanthes, à la session de composition Voix Nouvelles de Royaumont, à la Rencontre internationale des jeunes compositeurs à Apeldoorn, aux cours d’été de l’Ircam, à l’Académie Avantgarde Schwaz en Autriche. Elle y suit l'enseignement de Brian Ferneyhough, Salvatore Sciarrino, Gérard Grisey, Louis Andriessen et Boguslaw Schaeffer. En 2002-2003, elle suit le Cursus de composition et d'informatique musicale à l’Ircam où elle étudie avec Philippe Leroux, Jonathan Harvey, Tristan Murail, Brian Ferneyhough, Philippe Manoury et Philippe Hurel. Depuis lors, elle réside à Paris.

Elle reçoit des commandes d'institutions, de festivals et d'ensembles internationaux. Parmi ceux-ci, l’Orchestre Philharmonique Royal de Stockholm créé wwww-M en 2004, l’Ensemble de Ereprijs, Xiu II en 2004, l'Ensemble orchestral contemporain de Lyon, Paradisiers (2005), le Nieuw Ensemble d'Amsterdam, Autre, à la Gaudeamus Music Week en 2006, l'Ensemble intercontemporain, Burning Rose au festival Agora 2007. Par ailleurs, ses œuvres sont interprétées par les orchestres de la Tonhalle de Zurich, de Göteborg,  de Gulbenkian de Lisbonne, de Strasbourg, de Hongkong, par le Nouvel Ensemble Moderne de Montréal, l'Ensemble Earplay de San Francisco et dans des festivals internationaux comme le ISCM World Music Days, Huddersfield Contemporary Music Festival, Stockholm New Musik, La Biennale de Venise etc., ainsi que sur les radios France Musique, Deutschlandfunk, Radio Suédoise P2, Radio Polonaise et Radio Hollandaise.

Leilei Tian est lauréate de plusieurs concours internationaux prestigieux comme le concours « Citta 'di Udine » en Italie, pour  Wu  (1999), celui du GRAME à Lyon, le concours de Gaudeamus à Amsterdam pour Zhan Zidu (1998). Sa pièce pour orchestre Sâdhana (2000) est lauréate du Concours de composition pour orchestre de Besançon et du Prix de l'ISCM du festival World Music Days à Zurich.

De 2006 à 2008, elle est compositrice en résidence au CoMA Music Center en Suède où sont crées quatre pièces, parmi lesquelles Jubilee, Jubilate (2007) et La caverne des Idées (2010). Pour répondre à des commandes françaises, elle s'associe avec l'artiste vidéaste Cécile Le Talec pour deux œuvres Paradoxe céleste (2008) et Mukti, Mukta (2010).

Un disque monographique est édité par Chamber Sound à Stockholm en septembre 2010. En 2011, paraît chez BIS son concerto du saxophone Open Secret écrit pour Claude Delangle et l’Orchestre Chinois de Taipei en 2009.