Den 21-åriga kvinnan, som polisen sa var sexarbetare, hittades tidigt på onsdag på Springwell Road, utanför Water Lane, i Holbeck.
Hon fördes till Leeds sjukhus för behandling, men dog en kort tid senare.
En 38-årig man arresterades senare och förhördes av poliser som utredde dödsfallet.
West Yorkshire Polisen sa att kvinnans identitet var känd, men hennes familj hade ännu inte informerats.
Det Supt Simon Atkinson sa att de ville höra från alla som var i Springwell Road området mellan 20:00 GMT på tisdag och 01:30 på onsdag.
Han tillade: " Vi kan bekräfta att offret var en sexarbetare och att händelsen har ägt rum i det område där sexarbetare arbetar inom ett bestämt område under bestämda timmar.
"Vi vädjar därför till alla som är inblandade i någon aspekt av sexarbete i det förvaltade området i Holbeck att låta oss veta allt de har sett eller hört som kan hjälpa utredningen."
En mordutredning har påbörjats efter en kvinnas död som hittades allvarligt skadad i Leeds.