Levaillantin isä oli Surinamen konsuli. 1763 he palasivat Eurooppaan ja Levaillant opiskeli luonnonhistoriaa Metzissä. 1781 Hollannin Itä-Intian kauppakomppania lähetti hänet Etelä-Afrikkaan, missä hän keräsi näytteitä vuoteen 1784 saakka. Hän suoritti kaksi tutkimusmatkaa, toisen itään ja toisen pohjoiseen Oranjejoelle ja Namakwalandin alueelle.
Palattuaan Ranskaan Levaillant julkaisi matkastaan teoksen Voyage dans l'intérieur de l'Afrique (1790, 2 osaa), ja toisesta matkasta teoksen Second voyage dans l'intérieur de l'Afrique (1796, 3 osaa). Muita hänen julkaisujaan ovat kuusiosainen Histoire naturelle des oiseaux d'Afrique (1796-1808, kuvitus Jacques Barraband), Histoire naturelle des oiseaux de paradis (1801-06), Histoire naturelle des cotingas et des todiers (1804) ja Histoire naturelle des calaos (1804).
Levaillant sai mainetta lähettämällä Ranskaan ensimmäisen kirahvin luurangon.[1] Hän myös lähetti yli 2 000 linnunnahkaa Jacob Temminckille, joka oli kustantanut matkan, ja myöhemmin tämän poika Coenraad Jacob Temminck tutki ja lajitteli näytteet Leidenin museoon. Osa näytteistä lähetettiin Joan Rayen kabinettiin, josta Rijksmuseum van Natuurlijke Historie osti ne 1820-luvulla ja sijoitti Leideniin.
