Nació en París el 18 de febrero 1718. Se casó con Louise Antoinette de Gontaut-Biron, con quien tuvo tres hijos. 

Comienza muy joven (en 1733) una carrera militar junto a su tío, el mariscal de Noailles, pero la mala salud le obligó a renunciar a las armas en 1745.

Fue capitán coronel de los Cien Suizos (1719), teniente coronel del Regimiento Real (1781) y despues se dedicó plenamente al estudio de la historia natural, la química, la física, la mecánica, la geografía y la astronomía y se convirtió en un miembro activo de la Real Academia de Ciencias: Miembro de Honor en 1765, vicepresidente en 1768 y en 1774 y presidente en 1769 y 1775.

Fue autor de un libro de navegación, Précis du voyage de M. le Marquis de Courtanvaux (Paris, 1767). Los viajes fueron una de sus grandes pasiónes. Le Tellier comenzó, de hecho, una bibliografía de todos los viajes conocidos, pero su muerte en 1781 impidió la realización del proyecto. Su biblioteca privada, que contenía 3599 obras, muchas de ellas libros de viajes e historia natural, se vendió públicamente en 1782