Nació en Monfort-sur-Risle en Normandía. Empezó a trabajar con un arquitecto famoso en 1866 y al mismo tiempo iba a clases de pintura con Victor Delamarre. Despues se matriculó en la Escuela de Bellas Artes en Rouen. Un coleccionista de Argel vio su obra, le gustó y lo recomendó para dar clases en la Escuela de Bellas Artes en Argel. Paso cinco años allí e hizo amistad con Jean Signemartin, pintor de la Escuela de Lyon, que lo animó a cambiar su estilo de pintura. Volvió a Francia en 1873 para casarse.
La pareja se estableció definitivamente en Francia en 1877 y Lebourg se influenció mucho con el trabajo de los impresionistas y expuso con el grupo en 1879 y al año siguiente. Pasó la siguiente década viajando por Francia y pintando paisajes.
En 1893 se fue a Holanda, donde vivió durante dos años. En 1896 expuso en la Galería Mancini, en París. Esta exposición tuvo un gran éxito. En la exposición Universal de París de 1900 le dieron la medalla de plata. Se quedó en París con su familia hasta que estalló la primera guerra mundial. Durante la guerra se refugiaron en Saint-Pair, cerca de Granville. En 1918 hicieron una retrospectiva de su obra en la Galería George Petit. En 1920 sufrió un ataque y quedó parcialmente paralizado. Dejó de pintar en 1925 y murió en Rouen en 1928