Nach Studium der Medizin von 1849 bis 1853 am Medicinisch-chirurgischen Friedrich-Wilhelm-Institut in Berlin wurde er am 11. August 1853 zum Dr. med. promoviert. Er wurde abkommandierter Unterarzt an der Klinik von Johann Lukas Schönlein, wo er stark von Ludwig Traube beeinflusst wurde. Nach dem Staatsexamen 1854 war er Militärarzt in Düsseldorf, Königsberg und Gumbinnen. Nach seinem Physikatsexamen 1859 und seiner Rückberufung (Stabsarzt) wurde er Assistent in der Klinik Traubes in Berlin. Die Habilitation für Innere Medizin erfolgte 1864. Nach der Teilnahme am Deutsch-Dänischen Krieg schied er aus dem Militärdienst aus und Leyden wurde 1865 als Nachfolger von Georg Hirsch (1799–1885) ordentlicher Professor der Medizin und Direktor der Inneren Klinik in Königsberg. An der Albertus-Universität Königsberg arbeitete er mit Otto Spiegelberg (1830–1881) und Friedrich Daniel von Recklinghausen (1833–1910) zusammen. 1871/72 war er Prorektor der Albertina. Von 1872 bis 1876 lehrte er als Ordinarius an der Universität Straßburg. Im Jahr 1874 wurde er zum Mitglied der Leopoldina gewählt. 1898 wurde er korrespondierendes Mitglied der Académie des sciences in Paris. 1899 wurde er Mitglied im Vorstand des in diesem Jahr in Berlin gegründeten Deutschen Vereins für Volkshygiene. Im Jahr 1905 erhielt er die Cothenius-Medaille der Leopoldina.