Леонтьев умер в полном смысле слова сознательною жертвой долга: приказ о мобилизации полка застал его накануне того дня, когда ему должна была быть сделана серьезная операция; он, несмотря на уговоры друзей, отложил её, отправился на театр войны и большую часть июля и августа провел под Плевной, совершенно больной, но нимало не заботясь о своем здоровье и по суткам оставаясь в поле. Ещё 2 сентября участвовал в стычке с турецким отрядом, но в этот же день слег и более уже не вставал.