Lefebvre a étudié à l'École nationale supérieure des beaux-arts, où il est devenu l'élève de Léon Cogniet. Il a étudié le maniérisme en Italie et a remporté le prestigieux prix de Rome en 1862.
Lefebvre a principalement peint des portraits de personnes seules, principalement des (belles) femmes, souvent des nus. Entre 1855 et 1898, il a exposé 72 portraits au célèbre Salon de Paris. Après une grave dépression en 1868, son style change quelque peu, passant du maniérisme à un style plus réaliste, avec une touche de mélancolie et d'érotisme.
