Selain berkarier di dunia film, Leto juga berkecimpung di dunia musik. Ia adalah vokalis utama, multiinstrumentalis, dan penulis lagu utama bagi [[Thirty Seconds to Mars]], grup musik yang ia bentuk di [[Los Angeles]] pada tahun 19982008 bersama kakaknya, [[Shannon Leto]]. Album debut mereka, ''[[30 Seconds to Mars (album)|30 Seconds to Mars]]'', dirilis pada tahun 2002. Grup musik ini meraih popularitas di seluruh dunia setelah merilis album kedua yang bertajuk ''[[A Beautiful Lie]]'' (2005). Album mereka berikutnya, ''[[This Is War]]'' (2009) dan ''[[Love, Lust, Faith and Dreams]]'' (2013), juga sukses secara komersial. Hingga Mei 2013, grup musik ini telah menjual lebih dari 10 juta keping album di seluruh dunia.<ref>{{cite web|url=http://www.huffingtonpost.com/2013/05/17/jared-leto-thirty-seconds-to-mars-film_n_3294578.html|title=Jared Leto On Thirty Seconds To Mars' 'New Chapter,' 'Love Lust Faith + Dreams' And His Return To Film|last=Makarechi|first=Kia|work=[[The Huffington Post]]|date=May 17, 2013|accessdate=May 18, 2013}}</ref> Leto juga menyutradarai sejumlah video musik, termasuk "[[The Kill]]" (2006), "[[Kings and Queens (lagu 30 Seconds to Mars)|Kings and Queens]]" (2009), dan "[[Up in the Air (lagu)|Up in the Air]]" (2013).
