Desde el inicio del proceso revolucionario de Quito, el teniente coronel Leyva mostró su simpatía por las posiciones independentistas y su rechazo a la afrenta inferida a la casa real española por las imposiciones de Napoleón Bonaparte después del secuestro de Fernando VII en Bayona. Contrajo matrimonio con la dama criolla Antonia Millán de la Pava sin autorización del rey, transgrediendo las normas que le imponían las Leyes de Indias para contraer nupcias con personas nacidas en la Nueva Granada. Su contribución militar resultó decisiva no sólo en la organización, la enseñanza y el adiestramiento de cuadros y milicia, así como en la estructuración básica del ejército patriota, sino también en la conducción de las unidades durante las contiendas civiles y en las primeras acciones contra las tropas realistas. Leyva abrazó la causa independentista al igual que otros muchos españoles, imprimiendo al conflicto un carácter de guerra civil, puesto que también un buen número de americanos combatieron en las filas del rey. En 1811 hizo parte de la comisión de guerra del Estado Libre de Cundinamarca y se le ascendió a coronel. En la campaña del sur, Antonio Nariño lo designó como su segundo comandante y compartió con él los triunfos de Alto Palacé, Calibío, Juanambú y Tacines. Leyva firmó el Acta de Independencia de la Nueva Granada y, después del fracaso de Nariño, se desempeñó como comandante de la guarnición de Popayán. Su actitud erguida y resuelta ante las presiones del realista Melchor Aymerich exigiéndole rendición fue decisiva para que se respetara la vida de Nariño, al caer preso en Pasto.