Après un premier prix de conservatoire obtenu dans George Dandin ou le Mari confondu, elle passe deux ans à la Comédie-Française.
Elle est mariée avec Marcel Bluwal et a une fille, Emmanuelle Bluwal, et un fils, Serge de Closets, issu d'un premier mariage avec le journaliste François de Closets.
Sa carrière alterne le comico-dramatique, le burlesque et parfois le tragique. Un de ses premiers rôles au cinéma est la Grouchenka dans Les Frères Karamazov en 1969 aux côtés de Bernard Fresson et Pierre Brasseur.
Danièle Lebrun a aussi beaucoup joué au théâtre, pour le grand public elle est spécialisée dans les adaptations de théâtre à la télé (comme son Bérénice de Jean Racine, Lulu de Frank Wedekind, Le Jeu de l'amour et du hasard de Marivaux dans des réalisations de son époux Marcel Bluwal).
Au cinéma, elle participait -- entre autres -- dans Ça n'arrive qu'aux autres,
Camille Claudel et
Uranus.
À la télévision, elle est la troublante Baronne de Saint-Gély aux côtés de Claude Brasseur dans Les Nouvelles Aventures de Vidocq ainsi que plus récemment Yvonne de Gaulle dans Le Grand Charles donnant la réplique à Bernard Farcy.
Au théâtre, elle joua pendant des années dans l'adaptation des Exercices de style de Raymond Queneau mis en scène par Jacques Seiler, et dans Domino de Marcel Achard.