Attiré très tôt par la comédie, Félix Lefebvre se forme au Conservatoire du 8e arrondissement de Paris, avant d’intégrer la classe libre du Cours Florent. Après ses débuts dans Le chalet (France 2) et L’heure de la sortie de Sébastien Marnier, il décroche en 2020 son premier grand rôle au cinéma dans Été 85 de François Ozon. Son interprétation d’un adolescent découvrant l’amour lui vaut le Lumière de la révélation masculine et une nomination au César du meilleur espoir. Il enchaîne ensuite avec Suprêmes d’Audrey Estrougo, La passagère d’Héloïse Pelloquet aux côtés de Cécile de France, puis retrouve François Ozon en 2023 dans Mon crime. La même année, il joue dans Rien à perdre de Delphine Deloget, L’amour égaré de Morgan Simon et Ni chaînes ni maîtres de Simon Moutaïrou. En 2025, il est à l’affiche de Le domaine de Giovanni Aloi et L’épreuve du feu d’Aurélien Peyre.