Die gebürtige Stuttgarterin Regine Leibinger erhielt ihren Master-Abschluss in Architektur an der Harvard University, Graduate School of Design in Cambridge und ein Diplom in Architektur an der Technischen Universität Berlin.
Seit 1993 leitet sie gemeinsam mit Frank Barkow das Architekturbüro Barkow Leibinger in Berlin, dessen Arbeiten in mehreren Ausstellungen, u.a. auf den Architekturbiennalen von Venedig 2008 und 2014, der Marrakesch-Biennale 2012 und den Architekturbiennalen von Chicago 2017 und 2023, gezeigt wurden, mit einer Retrospektive im Haus am Waldsee, Berlin 2020.
Von 2006 bis 2018 war sie Professorin für Baukonstruktion und Entwerfen an der Technischen Universität Berlin. Nach Gastprofessuren an der Harvard University, Graduate School of Design in Cambridge, der Princeton University, School of Architecture in Princeton und der Cornell University College of Architecture, Art, and Planning in Ithaca, New York wurde sie im Herbst 2022 erneut an die Harvard University, Graduate School of Design in Cambridge berufen.
Regine Leibinger ist eine führende Persönlichkeit in kulturellen Einrichtungen und Gremien, unter anderem als Mitglied der Sektion Baukunst an der Akademie der Künste in Berlin, Mitglied des Kuratoriums der IBA’27 StadtRegion Stuttgart und als Mitglied in der Stadtgestaltungskommission München.
Im Jahr 2022 gründete Regine Leibinger die Stiftung "Experimental", deren Ziel es ist, experimentelle Projekte zu unterstützen, die darauf abzielen, neue Entwicklungen im Bereich der Architektur zu erforschen und somit das Potenzial zur Veränderung von Bauverfahren und -materialien zu erschließen.