Il commence sa carrière en tant que peintre de genre réaliste et fait partie du groupe des Fauves, puis il se tourne vers le cubisme après avoir fréquenté les expositions d'art moderne à Paris. Ses œuvres cubistes sont marquées par l'influence de Pablo Picasso et Georges Braque. Au cours des années 1920, Léger adopte une approche plus abstraite, avec des formes géométriques simples et des couleurs vives. Ses tableaux de cette période sont souvent appelés les « Ballet mécaniques ».
En tant que sculpteur et cinéaste, Léger est particulièrement connu pour ses sculptures en métal et ses films expérimentaux. Son film le plus célèbre est « Ballet mécanique » (1924), une pièce sonore expérimentale qui utilise des images de machines à vapeur, de chariots élévateurs et d'autres objets industriels.
Léger a également été un artiste engagé politique, il s'est impliqué dans la propagande artistique du Parti communiste français pendant les années 1930, en créant des affiches pour le parti et autres manifestations politiques. Il a également été décorateur d'intérieur, notamment pour les usines Renault à Billancourt.
Léger a été reconnu internationalement pour son travail, il a reçu la Légion d'honneur en 1951 et a été exposé dans de nombreuses galeries d'art renommées, y compris le Museum of Modern Art à New York et la Tate Gallery à Londres. Sa vie et son œuvre ont fait l'objet de plusieurs expositions rétrospectives importantes, notamment une exposition majeure à Paris en 1960 après sa mort.
Fernand Léger a été un pionnier de l'art moderne et a eu une influence importante sur les générations suivantes d'artistes, notamment dans le domaine de la peinture abstraite et du cinéma expérimental.