Леон Вальрас родился в г. Эврё (Франция) в семье философа и экономиста Огюста Вальраса.Закончил Парижский университет, сначала получив диплом в 1851 году в области литературы, затем в 1853 — в области естественных наук. После неудачной попытки обучения инженерному делу в Горном институте Парижа пробовал заниматься журналистикой, читал лекции, опубликовал любовный роман, работал клерком в железнодорожной компании, управлял банком, обслуживающим сельскохозяйственные кооперативы.Затем под влиянием отца воодушевился идеей создания социальной науки и разработал грандиозный план осуществления этой цели. От отца воспринял как социалистические убеждения по вопросам налогообложения и земельной реформы (национализация земельной собственности), так и основные экономические идеи (субъективная теория стоимости, математизация экономики).Научная карьера Вальраса началась после удачного выступления на Международном конгрессе по проблеме налогов в 1860 г. в Лозанне, после чего он получил кафедру политической экономии юридического факультета Лозаннского университета, где проработал до своей отставки в 1892 г.
На посту заведующего кафедрой его сменил В. Парето. Уйдя в отставку, Вальрас продолжил активно работать.