Leif Segerstam on Pohjoismaiden monipuolisimpia säveltaiteilijoita ja yksi aikamme kysytyimmistä kapellimestareista. Opiskeltuaan Sibelius-Akatemiassa 1952-63 Segerstam suoritti diplomit viulunsoitossa ja orkesterinjohdossa ja 1965 kapellimestaritutkinnon myös Juilliardin musiikkikorkeakoulussa New Yorkissa. Opintojen jälkeen hänet kiinnitettiin Suomen Kansallisoopperaan kapellimestariksi, ja hän toimi Kansallisoopperan oopperanjohtajana juhlavuonna 1973-74.
Vuonna 1968 Segerstam siirtyi Tukholman Kuninkaalliseen oopperaan ensin kapellimestariksi ja sitten taiteelliseksi johtajaksi. 1970-luvun alussa Segerstam työskenteli tiiviisti Berliinin Deutsche Operissa ja Suomen Kansallisoopperassa sekä vieraili mm. New Yorkin Metropolitanissa ja merkittävissä oopperataloissa eri puolilla Eurooppaa. Hän palasi Tukholman Kuninkaalliseen oopperaan 1990-luvulla ja toimi talon ylikapellimestarina 1995-2000. Segerstam on johtanut oopperaa myös useilla vierailuillaan Savonlinnan Oopperajuhlilla.
Viime vuosina Suomen Kansallisoopperassa Segerstam on johtanut mm. Nibelungin sormuksen, Faustin, La Bohèmen, Taikahuilun ja Nainen vailla varjoa -oopperan esityksiä.
Leif Segerstam vierailee säännöllisesti johtamassa sinfoniaorkestereita ympäri maailmaa, ja hänet tunnetaan myös merkittävistä orkesterimusiikin levytyksistään. Hän on toiminut ylikapellimestarina Itävallan radion orkesterissa 1975-82, Suomen radion sinfoniaorkesterissa 1977-87, Rheinland-Pfalzin valtionorkesterissa 1983-89 ja Tanskan radion sinfoniaorkesterissa 1988-1995. Segerstam on nykyisin kahden viimeksi mainitun orkesterin kunniakapellimestari. Hän työskenteli Helsingin kaupunginorkesterin ylikapellimestarina 1995-2007, ja jatkaa yhteistyötä orkesterin kanssa sen emeritus ylikapellimestarina. Vuodesta 2012 alkaen Segerstam on kiinnitetty Turun filharmonisen orkesterin taiteelliseksi johtajaksi ja ylikapellimestariksi.
Segerstamin mittava sävellystuotanto sisältää mm. 240 sinfoniaa, viulu- ja pianokonserttoja sekä kamari- ja vokaalimusiikkia. Segerstam työskentelee myös Sibelius-Akatemian orkesterinjohdon professorina vuodesta 1997. Hän on vastaanottanut urallaan mm. Pohjoismaisen musiikkineuvoston musiikkipalkinnon 1999, Svenska Kulturfondenin palkinnon 2003, säveltaiteen valtionpalkinnon 2004 sekä Sibelius-mitalin 2005.