Английский физик, член Лондонского королевского общества (с 1873), его президент в 1905—1908. Родился в Лэнгфорд-Грове (близ Тирлинга) Учился в Кембриджском университете, где его учителями были Э. Дж.

Роус и Дж. Г. Сроке. Окончил университет в 1865. С 1879 — профессор Кембриджского университета и директор Кавендишекой лаборатории, с 1887— профессор Британского королевского института (Лондон). В 1885— 1896— непременный секретарь Лондонского королевского общества.

Основные работы по механике относятся к теории колебаний, одним из основоположников которой он является. В трактате «Теория звука» (т. 1—2, 1877—1878) изложил основы математической теории колебаний. Ввел понятия обобщенных сил и обобщенных координат, что вместе с теоремой взаимности Бетти — Рэлея значительно упростило расчеты статически неопределимых систем. Рассмотрел задачу сложения многих колебаний со случайными фазами, получив при этом функцию распределения (распределение Рэлея). Сформулировал (1873) ряд фундаментальных теорем линейной теории колебаний и разработал метод для нахождения собственных частот колебательной системы. Метод Рэлея, развитый В. Ритцем, применяется в теории колебаний, а также при решении задач теории упругости, теории сооружений, нелинейной механики. Внес важный вклад в теорию колебаний тонких пластинок: исследовал колебания цилиндрической, конической и сферической оболочек. Имя Рэлея носят волны — упругиевозмущения, распределяющиеся в твердом теле вдоль его свободной границы и затухающие с глубиной.

Исследования в области физики посвящены акустике, оптике и электричеству. Нобелевская премия (1904).