Leopold Ludwig nahm in der preußischen Armee an den Feldzügen des Zweiten Schlesischen Krieges teil und kämpfte in den Schlachten von Kesselsdorf, Lobositz und Prag. Dort schwer verwundet, musste er fortan hinken. Im Dezember 1759 gefangen und 1760 durch Auswechslung auf das Ehrenwort entlassen, aus dem Krieg auszuscheiden, kehrte er nach Dessau zurück. Im preußischen Kriegsdienst wurde der als tapfer aber streng beschrieben. Von Friedrich dem Großen besonders geschätzt, erhielt er 1774 den Pour le Mérite, stieg 1785 zum Generalleutnant und Generalinspekteur der niederschlesischen Infanterie auf. Auch Friedrich Wilhelm II., der Leopold Ludwig die Bekanntschaft mit seiner späteren Lebensgefährtin Wilhelmine Enke verdankte, bewies ihm „besonderes Vertrauen“. Er verlieh ihm 1787 den Schwarzen, 1792 den Roten Adlerorden und beförderte ihn 1794 zum General der Infanterie.