2008-2009 sezonunda uluslararası düzeyde de büyüklerde yarışmaya başlamıştır. 2008-2009 ISU Grand Prix serisinde 2008 Cup of China ve 2008 Cup of Russia'ya katılmıştır. 2008 Cup of China'da kısa programda atlayışlarında hata yapmış ve 8. sırada bitirmiştir. 3F+2T, 3Lo ve 2A yapmış 3Loop atlayışında düşmüştür. Serbest programda ise üçlü flip atlayışında düşmüş, buna rağmen en iyi 3. teknik puanı almış 7. bitirmiştir. Genel toplamda 7. sırada yer alan Leonova 2008 Cup of Russia'da kısa programda 50.96 ile kendi en iyi derecesini yapmıştır. 18 yaşına girdiği gün yapılan Serbest programda ise yine ikinci üçlü flipde düşmüş ve en iyi 3. teknik puan ile 5. bitirmiştir. Genel toplamda 5. sırada yer almıştır. 2009 Rusya Artistik Patinaj Şampiyonasında 5. olmuş buna rağmen 2009 Avrupa Artistik Patinaj Şampiyonası takımına alınmıştır. Kısa programda 3Lutz denemiş ancak eksik tur nedeniyle sayılmamıştır. Kısa programı 11. sırada bitirmiştir. Serbest programda ise en iyi teknik puanı almış ve 4. bitirmiştir. Genel toplamda da 4. sırada yer alan Leonova ilk Avrupa şampiyonasını 4. bitirmiştir. Vatandaşı Katarina Gerboldt'u geçen Leonova Dünya şampiyonasına katılma hakkı elde etmiştir. 6. olan Katarina Gerboldt'un sonucu ile birlikte Rusya 2010 Avrupa Şampiyonasına 3 patenci gönderme hakkı elde etmiştir. Şubat ayı sonunda 2009 Dünya Gençler Artistik Patinaj Şampiyonasında altın madalya almıştır.