Léon-François-Ferdinand est le de Gabriel-Jacques de la Mothe-Fénelon, marquis de Fénelon (né en 1688 et tué le lors de la bataille de Rocourt) et de Louis-Françoise Le Peletier, fille de Louis Le Peletier, premier président du Parlement de Paris. Il nait à La Haye où son père est ambassadeur de France auprès des Provinces-Unies. Il est le neveu de François-Barthélemy de Salignac de la Mothe-Fénelon et l'arrière petit-neveu de Fénelon.