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Il est le fils de Benjamin Leclerc, seigneur de Buffon et de La Mairie, conseiller du roi, président du grenier à sel de Montbard, conseiller au parlement de Bourgogne, et de dame Anne-Christine Marlin. Ils sont mariés depuis un an lorsque Georges-Louis vient au monde. Il est prénommé Georges en l'honneur de son parrain et grand-oncle maternel Georges-Louis Blaisot, seigneur de Saint-Étienne et Marigny, (mort en 1714), collecteur des impôts du duc de Savoie, et Louis en l'honneur de son grand-père, Louis Leclerc, écuyer, conseiller secrétaire du Roi, maire de Montbard et juge prévôt. Son bisaïeul était médecin et bailli de Grignon, son trisaïeul barbier chirurgien.
La famille habite près de la porte de la Boucherie qui commande l'une des portes de Montbard, sur la route de Châtillon et de Dijon. La famille s'agrandit ; naissent ainsi Jean-Marc en 1708, Jeanne en 1710, Anne-Madeleine en 1711 et Claude-Benjamin en 1712.
Son père, en 1717, bénéficiant de la fortune accumulée par Georges-Louis Blaisot et héritée par sa femme et son fils, achète les propriétés de la seigneurie de Buffon, située à six kilomètres de Montbard, à Jean Bouhier, président du parlement de Bourgogne et lettré notoire. Cette véritable {{citation}} permet à la famille de s'anoblir. Benjamin Leclerc acquiert également une charge de commissaire général des maréchaussées qu'il revend trois ans plus tard pour une charge de conseiller au parlement de Dijon. La famille déménage alors à Dijon, à l'hôtel Quentin, acheté également la même année.
Il fait ses humanités au collège des jésuites des Godrans de Dijon, où il a pour condisciple Charles de Brosses. Suivant encore les injonctions de son père, qui le destine probablement à sa succession, Buffon s'inscrit à la faculté de droit de Dijon et y obtient sa licence en 1726. Préférant les sciences, et au grand mécontentement de sa famille, il part étudier à la faculté d'Angers en 1728. Il s'y plonge un peu plus dans les mathématiques et la botanique, lit Newton, suit des cours de médecine, mais, ayant tué en duel un jeune officier croate, il se voit contraint de quitter précipitamment l'université. Il se réfugie à Dijon ou à Nantes, où il rencontre le {{lien}}, jeune aristocrate anglais qui parcourt l'Europe avec son précepteur allemand le naturaliste Nataniel Hickman, et avec lequel il se lie d'amitié. Il décide de les suivre dans leur Grand Tour, qui les mène à La Rochelle, Bordeaux, Toulouse, Béziers, Montpellier, puis en Italie, par Turin, Milan, Gênes, Florence, Rome, étapes parfois ponctuées de brillantes théories mathématiques.
Son voyage est interrompu en 1731, à la mort de sa mère, et il s'installe l'année suivante à Paris, soucieux de s'éloigner de son père, remarié à sa grande fureur à l'âge de cinquante ans avec une jeune fille de vingt-deux, Antoinette Nadault. Le menaçant d'un procès, il obtient la libre disposition de sa fortune et récupère des terres que son père avait aliénées. Il fait démolir la maison paternelle et construire l'hôtel de Buffon, aménage une ménagerie, un laboratoire et son cabinet de travail.
À vingt-cinq ans, il est décidé à réussir, commençant à signer Buffon. Il se loge au faubourg Saint-Germain, chez Gilles-François Boulduc, premier apothicaire du roi, professeur de chimie au Jardin royal des Plantes, membre de l'Académie des sciences et de l'Académie de Stanislas. Ses premiers travaux portent sur les mathématiques, son domaine de prédilection, et il présente en 1733 un mémoire à l'Académie des Sciences, dont Maupertuis et Clairaut font un compte rendu élogieux. Ce mémoire Sur le jeu du franc-carreau introduit pour la première fois le calcul différentiel et le calcul intégral en probabilité.
C'est à cette époque qu'il correspond avec le mathématicien suisse Gabriel Cramer. Il lit plusieurs ouvrages de géométrie particulièrement ceux d'Isaac Newton, dont il traduira la Théorie des fluxions. Il fait la connaissance de Voltaire et d'autres intellectuels, et est à l'Académie des sciences comme adjoint mécanicien le 9 janvier 1734. Il a de puissants protecteurs, notamment Maurepas, et Louis {{XV}} le nomme au poste d'adjoint dans la section mécanique.
Maurepas, ministre de la Marine, demande en 1733 à l'Académie une étude sur les bois utilisables pour la construction de navires. Faute de moyens, les commissaires nommés initialement se récusent, mais Buffon, exploitant forestier à Montbard, est là. Il multiplie les expériences et rédige un compte rendu des plus complets, ce qui lui donne l'appui du duc de Condé (en lui fournissant des échantillons de minéraux bourguignons et en le recevant fastueusement à Montbard). Maurepas lui propose la surintendance de toutes les forêts de son domaine, mais il refuse.
En 1735, il traduit un ouvrage du biologiste Stephen Hales Vegetable Staticks, qu'il annote abondamment, où il prend délibérément parti contre la science cartésienne, partisane des systèmes et théories raisonnées, purement intellectuelles ; il fait la promotion de l'observation et de l'expérience, suivant en cela un courant de pensée de ce début du siècle. Anglophile, il correspond abondamment avec plusieurs savants, et séjourne à Londres en 1738, assez brièvement, mais se fera élire à la Royal Society en 1739.
En 1738 il montre à l'Académie son ouvrage Moyen facile d'augmenter la solidité, la force et la durée du bois rédigé à partir des expériences menées à Montbard, en particulier au Petit Fontenet (qui conserve un parquet de chêne réalisé selon ses travaux). Mais Henri Louis Duhamel du Monceau, agronome éminent avec qui Maurepas souhaitait qu'il travaille en bonne intelligence, y voit un plagiat de son mémoire à venir : Diverses tentatives pour parvenir à augmenter la dureté ou l'intensité du bois. Il s'est fait un ennemi de taille. En mars 1739, il passe de la section de mécanique, à celle de botanique de l'Académie des sciences.
Après une admirable campagne de relations publiques auprès de son prédécesseur mourant, Dufay, il est nommé intendant du Jardin du roi le 26 juillet 1739, supplantant une fois encore Duhamel du Monceau ; celui-ci obtiendra de Maurepas, comme lot de consolation, la responsabilité, où il excellera, de réformer la Marine. Enfin établi, Buffon partagera désormais son temps, jusqu'à la fin de sa vie, entre sa propriété de Montbard, vivant tranquillement et rédigeant son œuvre, et Paris, où il administre le Jardin des Plantes et entretient son image à la Cour.
Jardin des Plantes]].
De jardin d'apothicaire, il transforme le Jardin des Plantes en centre de recherche et en musée, faisant planter des arbres qu'on lui fait parvenir du monde entier. Dès lors, il se consacre tout entier à l'histoire naturelle. Profitant des ressources que lui offre le grand établissement qu'il dirige et qu'il ne cesse d'enrichir, il entreprend de tracer le tableau de la nature entière. Excellent administrateur, propriétaire terrien et juriste de formation, il agrandira considérablement le parc, d'environ un tiers, à partir de 1771, vers l'ouest et la Seine (actuelle Ménagerie) et vers le sud de part et d'autre de la Bièvre (« clos Patouillet », actuel îlot Poliveau), en faisant exproprier, parfois sans ménagement, les propriétaires des lieux. Il fait forger à Montbard les éléments de l'un des premiers édifices métalliques au monde, la « gloriette du Labyrinthe » ou « gloriette de Buffon ».
Buffon n'enseigne pas, et ne semble pas s'y intéresser (il ne définit pas lui-même les programmes) même s'il s'entoure de brillants pédagogues et d'excellents praticiens : Louis Guillaume Le Monnier, botaniste et futur premier médecin de Louis {{XVI}}, Antoine Laurent de Jussieu, biologiste, Pierre Joseph Macquer et Fourcroy, chimistes, Jacques-Bénigne Winslow, Antoine Ferrein, Antoine Petit et Antoine Portal, anatomistes. Buffon forme ainsi une cour de matière grise autour de lui, attirant des savants parmi les plus renommés, qui amènent avec eux toute leur famille.
Buffon gère en outre le Cabinet d'Histoire Naturelle du roi, dont il va faire la plus développée des collections d'Europe, un creuset scientifique ; en sortiront les galeries du Muséum actuel. Il l'agrandit entre 1740 et 1780, les travaux étant conduits par l'architecte Latouche. Il profite de toutes les occasions pour enrichir le cabinet, ouvert au public : dons, retours de grands voyageurs, tels que Bougainville, Pierre Sonnerat ou Joseph Dombey, acquisitions de pièces d'intérêt (il gère admirablement les crédits du Jardin), obtentions de collections de défunts (ainsi celle de Réaumur, que Louis {{XV}} lui