Pensionnaire de la Comédie-Française depuis 2005 et sociétaire depuis 2018, Clément Hervieu-Léger a dirigé la troupe pour La Critique de l’École des femmes (Studio-théâtre, 2011) et Le Misanthrope de Molière (2014), puis Le Petit-maître corrigé de Marivaux (2016). En 2018 il met en scène L’Éveil du printemps de Frank Wedekind.
À l’opéra, il a également mis en scène des œuvres de Cavalli, Lully ou Mozart, dirigées par William Christie ou Emmanuelle Haïm.
De sa rencontre avec Patrice Chéreau naît une collaboration sur les mises en scène de Così fan tutte de Mozart (Festival d’Aix-en-Provence, Opéra de Paris) ou Tristan et Isolde de Wagner (Scala de Milan). Ce dernier le fait tourner dans son long métrage Gabrielle, en 2005, et le dirige dans Rêve d’automne de Jon Fosse, monté en 2010. Clément Hervieu-Léger a cosigné avec Georges Banu J’y arriverai un jour, un ouvrage consacré à Patrice Chéreau (Actes Sud, 2009).
Auteur de plusieurs articles consacrés à Racine, Haendel ou Wagner, professeur de théâtre à l’École de Danse de l’Opéra national de Paris, Clément Hervieu-Léger codirige depuis 2010 avec Daniel San Pedro la Compagnie des Petits Champs, avec laquelle il met en scène L’Épreuve de Marivaux (2012). En 2014, la Compagnie crée Le Voyage en Uruguay, première pièce de Clément Hervieu-Léger. En 2017, il met en scène Le Pays lointain de Jean-Luc Lagarce au Théâtre National de Strasbourg.