Andrea Leeds est née Antoinette Marcella Lees le 14 août 1914 à Butte dans l’État du Montana aux États-Unis. Son père Charles Lees était un ingénieur minier né en Grande-Bretagne, pour son travail il se déplaçait fréquemment, c'est la raison pour laquelle Antoinette est née dans le Montana. Enfant attachant, de bonne nature, elle avait un petit surnom celui de Little Jupe. En 1918, la famille déménage en Arizona, puis à Long Island dans les années 1920. Au cours de ses années de lycée, elle se découvre un talent pour la musique. Elle étudie un temps au conservatoire mais réalise très vite que ce n'est pas sa vocation, dès lors, elle abandonne la musique.

A cette époque, son père est envoyé à Durango, au Mexique pour y travailler , mais le pays ravagé par la récente révolution est extrêmement dangereux à vivre pour les étrangers, dès lors il renvoie sa fille seule aux États-Unis, pour poursuivre ses études . Elle s'inscrit à l'Université de Californie à Los Angeles pour étudier la philosophie et la littérature, avec l'intention de devenir écrivain voire scénariste.

Malgré l’obtention de son baccalauréat des arts de l'UCLA elle abandonne sa voie littéraire et finalement du haut de ses 18 ans, elle s’orientation vers le septième art. En 1933, elle se retrouve devant les caméras de la 20th Century Fox où elle joue une collégienne sous la direction de Walter Lang dans « Meet the Baron». Jusqu'en 1936, elle tourne sans être crédité au générique une série de petits rôles sous son vrai patronyme Antoinette Lees, , Ce n'est qu'en 1937 sous le pseudonyme de Andrea Leeds que sa carrière va vraiment décoller notamment avec «Pension d’artistes» de Gregory La Cava, le cœur brisé pour ne pas avoir obtenu le rôle principal dans la nouvelle pièce du metteur en scène Adolphe Menjou, elle se suicide, elle gagne les éloges sans réserve des critiques, et son exceptionnelle prestation d'actrice névrosée et suicidaire lui vaut d’être nominée pour l'Oscar du meilleur second rôle (sans le gagner) avec entre autres au casting Katharine Hepburn ,Ginger Rogers et Lucille ball.

Dans un drame familial, elle retrouve Adolphe Menjou dans «Lettre d’introduction» (1938) de John M. Stahl, il campe un acteur vieillissant, qui découvre que sa fille (Andrea Leeds) qu'il n'a jamais connue est une actrice en herbe, il essaie d'établir une relation affective, mais cela lui semble difficile . Dans le biopic mélodramatique «Swanee River» (1939) de Sidney Lanfield, Don Ameche incarne le compositeur de chansons Stephen Foster, il se marie avec Jane, (Andrea Leeds), inspiré par sa beauté , il écrit la chanson "Jeanie avec les cheveux bruns clairs " mais sa chanson n’est pas un succès, dès lors il se met à boire, Jane le quitte, plus tard, il lui écrit " Old Folks at Home " un gros succès mais lors de la présentation au public il meurt d'une crise cardiaque.

Dans un film d'action «La glorieuse aventure» 1939, de Henry Hathaway, elle tombe amoureuse du lieutenant Canavan (Gary Cooper), un médecin qui fait partie d'un contingent américain qui tente de désamorcer le conflit des musulmans fanatiques contre les autorités Américaines. Elle tourne son dernier film en 1939, une comédie fantasme et étrange signé Irving Pichel «Earthbound » le fantôme de Warner Baxter assassiné par sa maîtresse Lynn Bari aide sa veuve Andrea Leeds à traduire son assassin en justice .

En octobre 1939, après avoir épousé le riche sportif Robert Stewart Howard, héritier des écuries de course de son père, elle décide à 25 ans de quitter le cinéma pour élever sa famille, deux enfants sont nés de leur union, un fils Robert Howard Jr. et Leann, décédée d'un cancer en 1971.

A la fin des années 1940 elle exploitait un salon de bijouterie qu'elle possédait encore au moment de son décès survenue le 2 mai 1984 suite à un cancer à l'age de 70 ans, elle repose au Desert Memorial Park à Cathedral City, en Californie.