Leyla Gamsız 1921 yılında İstanbul’da doğdu. Lisede öğretmeni olan ünlü Türk ressam Eşref Üren sanatçının resim yeteneğini keşfetti ve ressam olma yolunda Gamsız’ı destekledi. Liseyi bitirdikten sonra İstanbul Güzel Sanatlar Akademisi’ne yazılmak için gittiğinde o tarihlerde akademi yalnızca ortaokul mezunlarını kabul ettiği için güzel sanatlara giremedi ve İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Coğrafya Bölümü’nde eğitim görmeye başladı. Buradaki lisans eğitimini tamamladıktan sonra yeniden akademinin yolunu tuttu ve yüksek resim bölümüne yazıldı. Burada Bedri Rahmi Eyüboğlu atölyesinde çalıştı
Gamsız 1942 yılında içinde Ivy Stangali, Hulusi Sarptürk, Mustafa Esirkuş, Orhan Peker gibi isimlerin de olduğu aynı atölyeden dokuz arkadaşıyla birlikte 10’lar grubunu kurdu. İlk sergilerine bu grup ile katıldı. 1949 yılında Fransız Konsolosluğunda düzenlenen ilk kişisel sergisi ile yoğun bir ilgi yakalayan sanatçı konsolosluktan burs kazandı. Bu burs ile bir yıl boyunca Paris’te Andre Lhote ve Fernand Leger’in atölyesinde resim eğitimi aldı. Ardından Türkiye’ye döndü ve İstanbul Tepebaşı’nda bir galeri açtı. Aynı yıl akademiden arkadaşı olan Hulusi Saptürk evlendi ve eşinin mesleği sebebiyle Sakarya’nın Hendek ilçesine taşındı. Çocukluk yıllarından beri aşina olduğu göçebe yaşam tarzı Gamsız’ın gözlemlerini ve eserlerine yansımalarını önemli ölçüde etkilemiştir. Eşinin vefatından sonra sanatına daha çok yoğunlaşan ressam 1964 ve 1967 yıllarında iki kez Akademi Ödülüne layık görüldü. 2000 yılında Atatürk Kültür Merkezinde açtığı Retrospektif Sergisi ile son sergisini gerçekleştirdi.
Sanatçı 2010 yılında İstanbul’da vefat etti.