Леонид Соболев родился в 1844 году . Его отец, полковник Соболев, был участником Русско-турецкой войны 1829 года, получил Георгий за взятие Варны, а дед был сподвижником Суворова при взятии Очакова. Леонид Николаевич учился в 1-м Кадетском корпусе и Михайловском артиллерийском училище, из последнего 23 мая 1864 года выпущен в 7-ю конно-артиллерийскую бригаду; в 1868 г. окончил курс в Николаевской академии Генерального штаба и был прикомандирован к штабу войск Сыр-Дарьинской области в Туркестане, в 1871 году за отличие в Шахрисябзской экспедиции произведён в подполковники. Во время пребывания в Туркестане им было написано исследование о Зарафшанском округе Сыр-Дарьинской области. Этот труд был отмечен Императорским Русским географическим обществом.