Es formà a l’Escola Superior de Música de Catalunya (ESMUC) amb Maarten van der Grintten, J.L. Gámez i Dani Pérez. A Barcelona, ciutat on resideix des de l’any 2000, ha col·laborat amb les figures més rellevants del jazz nacional i internacional, tot sent definit per la crítica com un músic inquiet i interessat en l’exploració de llenguatges poc corrents a través de les seves composicions i arranjaments en el món del jazz d’avantguarda.
És líder o co-líder de formacions com el Jaume Llombart Sextet (amb Joe Smith, Pau Domènech, Marc Cuevas, Alfred Artigas i Pintxo Villar), amb qui va editar el seu primer àlbum com a líder, Live at Robadors 23 (Cd Baby, 2011), música ancorada en les arrels del jazz i interpretada per un inusual conjunt que fou alabat per la crítica i que comptava amb temes de Bill McHenry. També co-lidera el Jazzfrika Septet (amb Sílvia Pérez Cruz), el Rossy-Llombart Quartet (amb Jorge Rossy, Fèlix Rossy i Dmitri Skidanov), el Happy House (amb David Gonzalez, Dani Domínguez i Albert Cirera) o els duos amb Enrique Oliver i Mayte Alguacil.
Com a col·laborador, ha acompanyat Sole Jiménez, Laura Noah, la Joven Big Band Nacional, el Chris Cheek Quintet (amb qui ha gravat el celebrat Chris Cheek Saturday Songs), RJ Miller/Fabien Ianone Group, el Roger Mas Quintet, l’Eladio Reinón Quartet, Enrique Oliver, Marco Mezquida, Ernesto Aurignac, Dee Jay Foster, Bill McHenry, Eladio Reinón, Christian Coxholt, Laia Cagigal, Celeste Alías, Juanma Nieto, Ensemble BCN216, Jordi Matas, Santi de la Rubia, Xavi Hinojosa, Guillermo McGill, Dmitri Skidanov, Dani Domínguez i Jordi Berni, entre d’altres, amb els que ha fet nombrosos enregistraments i actuacions destacades al Jamboree Club Barcelona, el Festival de Jazz de Terrassa, diversos festivals d’Espanya, Portugal, Finlàndia i a nombrosos locals de Londres.
L’últim projecte de Jaume Llombart Sextet és l’àlbum Magenta (Fresh Sound New Talent, 2015).