Začetki operne kariere sopranistke Leyle Martinucci segajo v obdobje, ko je bila stara le rosnih trinajst let in se je prvič preizkusila z vlogo pastirčka v operi Tosca.
Pred študijem petja je obiskovala dramsko šolo v Centro Teatro Attivo v Milanu ter ure klasičnega in sodobnega plesa.
Leta 2002 je kot igralka in pevka sodelovala z režiserjem Petrom Steinom v produkciji tragedije Pentezileja nemškega dramatika Heinricha von Kleista, ki so jo uprizorili tako v Piccolo Teatro Strehler v Milanu kot tudi v Madridu (Teatro Madrid). Kot pripovedovalka v Puccinijevi operi-baletu Le Villi je debitirala v gledališču Gran Teatre del Liceu v Barceloni.
Pridružila se je tudi zasedbi muzikala Notre-Dame de Paris skladatelja Riccarda Coccianteja in tekstopisca Luca Plamondona, v katerem je odpela vlogo Esmeralde. Od leta 2003 do leta 2005 so s predstavo gostovali po vseh pomembnejših gledališčih v Italiji, med drugim v veronski Areni.
V njenem pevskem repertoarju so vloge: Rosina v Rossinijevem Seviljskem brivcu, Pepelka (Rossini), teta princesa v Puccinijevi Sestri Angeliki (Suor Angelica), Lola v Mascagnijevi Cavallerii rusticani, Magdalena v Verdijevem Rigolettu, Carmen (Bizet), Olga v Jevgeniju Onjeginu Čajkovskega, Gloria v Vivaldijevi Le Gloria e Imeneo in druge.
Doslej je nastopila na odrih Koncertne dvorane Quitai v Wuhanu, Opere v Miamiju, Šlezijskega gledališče v Opavi, gledališč Teatro Olimpico v Vicenzi, Teatro Sociale v Rovigu, New York City Opera, Grand Rapids, Opera v Severni Karolini in Teatro San Carlo v Neaplju.
Pela je na Baročnem festivalu v Viterbu, sodelovala s Fundacijo Gianadda v Martignyju, v Villi Manin je nastopila z orkestrom beneškega gledališča La Fenice, v carrarski stolnici z Aprile Millo in Gregoryjem Kundejem, na Beneškem festivalu z Beneškimi solisti pod taktirko maestra Claudia Scimoneja.
Od leta 2020 so v njenem repertoarju tudi sopranske vloge v Tosci, Aidi, Lady Macbeth, Trubadurju, Deklici z Zahoda (La Fanciulla del West) in Manon Lescaut, leta 2022 pa se je v gledališču Theater Aachen občinstvu prvič predstavila tudi v operi Turandot.