Hennes styvson, filmskaparen Carlo Alberto Pinelli, berättade för Hollywood Reportern att hon hade dött den 1 maj i Spanien.
I Casablanca spelar Lebeau Humphrey Bogarts avrådda älskare.
I en berömd scen skriker hon tårfullt "Vive La France", efter klientelet i Ricks CafÃ© sjunger La Marseillaise för att drunkna ut sjungande av tyska soldater.
Född 1923 nära Paris, flydde hon nazistockuperad Frankrike med sin dåvarande make, framstående skådespelare Marcel Dalio, 1940.
Paret hamnade i Hollywood och båda spelade i Casablanca.
I filmen spelar Bogart en amerikansk caféägare i Marocko, ett område som kontrolleras av Frankrikes nazistiska samarbetsregim. Han måste välja mellan sin kärlek till en kvinna och hjälpa sin man att fly från Casablanca för att fortsätta slåss mot nazisterna.
Lebeau spelade i ytterligare två amerikanska filmer innan han återvände till Frankrike efter kriget.
Hennes efterföljande verk inkluderar rollen som en temperamentsfull fransk skådespelerska i Fellinis 8 1/2 (1963).
Den franska skådespelerskan Madeleine Lebeau, den sista överlevande skådespelaren i den klassiska filmen Casablanca från 1942, har dött vid 92 års ålder, säger hennes familj.