Diplômé de l’École normale supérieure, Hervé Le Treut a soutenu une thèse de doctorat sur la modélisation des nuages dans le système climatique. Ses travaux ont essentiellement porté sur la modélisation numérique du système climatique et la compréhension des perturbations radiatives du climat, en particulier le rôle de l'effet de serre additionnel lié aux activités humaines.

Directeur de l'IPSL entre 2008 et 2019, Hervé Le Treut a construit sa carrière entre activité de recherche et d’enseignement à l'École polytechnique, à l'université Pierre-et-Marie-Curie (Sorbonne Université depuis 2018) et à l'ENS.

Sa renommée internationale lui a valu de faire partie de diverses instances : membre du conseil d’administration du CEA et de l’IFP, membre du conseil scientifique de l’IDDRI et de GDF-Suez, participation au Groupe intergouvernemental pour l’évolution des climats (GIEC) et membre de l’Académie des Sciences.

Par ailleurs, il a su transmettre des messages forts vers ses pairs mais aussi vers un public plus large par des conférences et la publication d'ouvrages de vulgarisation. Depuis 2016, Hervé Le Treut a rejoint Acclimaterra, une sorte de GIEC à l’échelle locale (région Nouvelle Aquitaine).

Membre de l'Académie des sciences depuis 2005, Hervé le Treut a reçu de nombreuses distinctions parmi lesquelles le Prix Becquerel de l'Académie des sciences (1994), le prix Dargelos de l’association des anciens élèves de l’École polytechnique et le prix Leloir décerné par le gouvernement argentin, ainsi que les Palmes Académiques et Chevalier de la Légion d'honneur (2011).