Родился 2 сентября 1926 года в Москве в семье Павла Васильевича и Анны Ильиничны Леоновых. Был вторым ребёнком, старший брат — Николай Леонов (1924–2017). 

Увлёкся актёрским мастерством ещё в подростковом возрасте, ставил спектакли в школьном кружке. В 1941 году, окончив семь классов, пошёл работать на авиационный завод учеником токаря. В 1943 году поступил в Авиационный техникум имени Орджоникидзе. Во время учёбы принимал участие в творческой самодеятельности, выступал на студенческих вечерах. 

Скончался 29 января 1994 года из-за отрыва тромба перед спектаклем «Поминальная молитва». Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве (участок №10, ряд №8, место №5).