Ο Λεοπόλδος γεννήθηκε στις Βρυξέλλες στις 9 Απριλίου 1835 και ήταν το δεύτερο παιδί του Βέλγου μονάρχη, Λεοπόλδου Α΄, και της δεύτερης συζύγου του, Λουίζας, κόρης του Βασιλιά Λουδοβίκου Φιλίππου της Γαλλίας. Η Γαλλική Επανάσταση του 1848 ανάγκασε τον παππού του Λουδοβίκο Φίλιππο να διαφύγει στο Ηνωμένο Βασίλειο. Η Βασίλισσα Βικτώρια του Ηνωμένου Βασιλείου ήταν πρώτη εξαδέλφη του Λεοπόλδου Β΄, καθώς ο πατέρας του Λεοπόλδου και η μητέρα της Βικτώριας ήταν αδέλφια. Η μητέρα του Λουίζα πέθανε από φυματίωση το 1850, όταν ο Λεοπόλδος ήταν 15 ετών.