Die französisch-italienische Mezzosopranistin studierte in Venedig und erhielt mit zwanzig einen Platz in der Akadmie Le Jardin des Voix. 2017 wurde sie bei den Victoires de la Musique Classique als Révélation artistique lyrique ausgezeichnet. 
Zu ihrem Repertoire gehören Urbain (»Les Huguenots«), Rosina (»Il barbiere di Siviglia«), Annio (»La clemenza di Tito«), Sesto (»Giulio Cesare«), Dido (»Dido und Aeneas«), Messaggera (»L'Orfeo«), Flerida in Cavallis »Erismena« und die Titelrolle in Marais' »Alcione«. 2018 gab sie ihr Debüt bei den Salzburger Festspielen in Offenbachs »La Périchole« unter Marc Minkowski, kehrte im selben Sommer als Amore und Valletto (»L'incoronazione di Poppea«) zurück und war ein Jahr später in Caldaras Oratorium »La morte d'Abel« und im Galakonzert »Farinelli & Friends« mit Cecilia Bartoli zu hören. Im Sommer 2019 sang sie Venus in »Orpheus in der Unterwelt« und zum 100-jährigen Jubiläum der Festspiele gab sie ihr Debüt als Despina (»Così fan tutte«). 2021 feierte sie einen großen Erfolg mit ihren Rollendebüt als Cherubino in »Le nozze di Figaro« in Aix-en-Provence. 
Als engagierte Kammermusikerin tritt Lea Desandre regelmäßig mit Thomas Dunford und seinem Jupiter-Ensemble auf. Konzertengagements und Liederabende führten sie in die Londoner Wigmore Hall, den Wiener Musikverein, die Walt Disney Concert Hall in Los Angeles, das Théâtre des Champs-Élysées und die Philharmonie de Paris, die Opéra National de Bordeaux, das Grand Théâtre de Genève, das Sydney Opera House und die Tchaikovsky Concert Hall in Moskau.