Deleuze sündis Pariisis. [[EsimeneTema maailmasõda|Iisa maailmasõja]] veteranist insenerioli perekonnasinsener. Suurema osa oma elust veetis ta Pariisis, lahkudes sealt üksnesnooruses vaid paaril korral nooruses. Teise maailmasõja ajaajal veetiselas ta Normandias, kus luges õpetaja soovitusel Gide'i ja Baudelaire'i,. kellele hiljemHiljem viitas, ta oma tollasele õpetajale kui esimesteleesimesele positiivsetelepositiivsele kogemustelekogemusele akadeemilises vallas. Pärast aastat Normandias jätkas õpingidta õpinguid Pariisis Lycée Carnot's ning prestiižikas Henry IV koolis aastasel ettevalmistuskursusel. 1944-48 õppis [[Sorbonne]]'is filosoofiat, käies tihedalt läbi teiste seas Michel BuroButori, Michel Tournier' ja François Châtelet'ga. Tema õpetajate seas olid Ferdinand Alquié ([[Descartes]]'i ja sürrealismi filosoofia ekspert), Georges CanguilhemiCanguilhem ([[Michel Foucault]]' juhendajaüks juhendajaist) ning Jean Hyppolite'iga (hegellikuHegeli filosoofia ekspert). Sarnaselt teiste sõjajärgsete üliõpilastega köitis Deleuze'igiköitsid Hyppolite'i traditsioonilise hegelianismi asemel Deleuze'i hoopis [[Jean-Paul Sartre]]'i jt. taolistejmt autorite tööd.
Järgnes tüüpiline akadeemiline karjäär. 1957. aastani õpetas Deleuze erinevates lütseumides, seejärel siirdus ta Sorbonne'i. 1953 avaldas esimese teose: "Empirism ja subjektiivsus" [[David Hume]]'isti filosoofiast. Nagu enamik tema ajastu filosoofe, eriti aga tema õpetaja Canguilhem, oli Deleuze huvitatud [[ratsionalism|ratsionalismi]] ja [[essentsialism|essentsialismi]] kriitikast. Siit ka tema lähtetööde teatav sarnasus [[Michel Serres]]'i ja [[Gaston Bachelard]]'i töödega. Siiski ei liitunud Deleuze paljude prantsuse sõjajärgseid intellektuaale haaranud trendidega – ta ei flirtinud kunagi [[kommunism]]i, [[fenomenoloogiline filosoofia|fenomenoloogia]] ega [[strukturalism]]iga.
1956 abiellus Gilles Deleuze Denise Paul 'Fanny' Grandjouan'iga, D.H. Lawrence'ile keskendunud tõlkijaga.
1960ndail toimus suur muutus. 1960-64 töötas ta [[Centre National de Recherche Scientifique]]'is. 1962 avaldas „Nietzsche ja filosoofia“. Samal ajal sai alguse tema pikaajaline sõprus [[Michel Foucault]]'ga. 1964-69 töötas Deleuze professorina Lyoni Ülikoolis, seejärel võttis Foucault' soovitusel vastu professori ametikoha Vincennes'is, [[University of Paris VIII|Pariisi VIII Ülikoolis]]. Saatuslikul [[May 1968| 1968. aastal]] esitas ta oma doktoritöö „Différence et répétition“ ("[[Erinevus ja kordus]]") ning uurimuse „Spinoza ja väljenduse probleemid“ („Spinoza et le problems de l'expression“). Deleuze'i töö ratsionalismi piiridest ja ajaloo filosoofiast osutus väga viljakaks [[May 1968| 1968. aasta mais]] toimunud tudengimässusude seletamisel. Tema töödest sai esimesi katseid mõista tollaseid proteste ja nende tähendust filosoofia tasandil.
1969. aastast kuni pensionile minekuni 1987 töötas Deleuze [[University of Paris VII|Pariisi VII Ülikoolis]] – Vincenne'is, eksperimentaalses koolis, mis kutsuti ellu haridusreformi katselavana. See tõmbas ligi arvukalt andekaid õpetlasi, teiste seas õpetas seal korraks ka [[Michel Foucault]]. Siin sai alguse tema tutvus [[Félix Guattari]]ga, kellega koostöös valmisid äärmiselt mõjuka „Kapitalism ja Skisofreenia“ kaks köidet.
Juba kuuekümnendate lõpul alanud tuberkuloos süvenes ja 4. novembril 1995 võttis Deleuze endalt elu, hüpates alla oma Pariisi korteri aknast.
