26 февраля 1811 года переведён в лейб-гвардии Казачий полк. В рядах этого полка Леонов принял участие в отражении нашествия Великой армии в Россию. Состоял адъютантом у генерала от кавалерии М. И. Платова, участвовал в сражениях при Мире, Смоленске, Колоцком монастыре, Бородино, Тарутино, Вязьме, Гжатске, Царёво-Займище, под Духовщиной, под Красным, на Березине, при Вильно и у Ковно. За Бородинское сражение ему была пожалована золотая сабля с надписью «За храбрость», а за Тарутинский бой — орден Св. Владимира 4-й степени с бантом. 16 декабря 1812 года за боевые отличия удостоен чина штабс-ротмистра. В Заграничных походах 1813—1814 годов Леонов находился в сражениях при Лютцене и Бауцене, отличился в Битве народов под Лейпцигом и под Фер-Шампенуазом, а также при взятии Парижа.