Son père était Michel François Le Tellier (1663 à 1721), marquis de Courtenvaux, lui - même fils de ministre de la Guerre de Louis XIV François Michel Le Tellier , marquis de Louvois . Sa mère était Marie Anne d'Estrées († 1741), fille du maréchal Jean d'Estrées II (1624-1707).
Inspecteur général de la cavalerie, lieutenant général, il s'illustre à la bataille de Fontenoy (1745) et pendant la guerre de Sept Ans où il est commandant en chef des armées en Westphalie. Il est élevé à la dignité de maréchal de France le 24 février 1757. Le 26 juillet 1757, il bat les Hanovriens et les Hessois commandés par le duc de Cumberland à Hastenbeck, mais il est remplacé à la tête de l'armée par le maréchal de Richelieu. Rappelé au service, il commande aux côtés du Maréchal de Soubise à la bataille de Wilhelmsthal, le 24 juin 1762, où les Français subissent une défaite cuisante contre les coalisés commandés par Ferdinand de Brunswick-Lunebourg.
Il est fait chevalier de l'ordre du Saint-Esprit en 1746. Fait ministre d'État le 2 juillet 1758, il est créé duc d'Estrées (duc à brevet non transmissible) en 1763.
Il est reçu dans la franc-maçonnerie en 1736

Associé à la Société Royale d'agriculture en 1761