1 декабря 1943 года 121-я гвардейская стрелковая дивизия была выведена в резерв Ставки Верховного Главнокомандования. В период с 5 по 23 декабря 1943 года она совершила 400-километровый марш от города Рогачёва до города Коростень, где вошла в состав 13-й армии 1-го Украинского фронта. Гвардии капитан Л. Е. Поляков в зимне-весеннем наступлении фронта принимал участие в освобождении Правобережной Украины (Житомирско-Бердичевская, Ровно-Луцкая и Проскуровско-Черновицкая операции). 3 апреля 1944 года Леонид Евдокимович был тяжело контужен под городом Броды. Около двух месяцев он находился на лечении в госпитале города Дубно. В конце мая 1944 года он прибыл в распоряжение штаба 13-й армии и 31 мая получил назначение на должность командира 2-го стрелкового батальона 388-го стрелкового полка 172-й стрелковой дивизии. Леонид Евдокимович участвовал в Львовско-Сандомирской операции и боях на Сандомирском плацдарме. Осенью 1944 года ему было присвоено очередное воинское звание — майор.