Брат Николая Степановича Леонова 1-го, родился 27 декабря 1834 года на Дону в казачьей семье; воспитанник школы гвардейских подпрапорщиков и кавалерийских юнкеров; выпущен 17 июня 1854 года корнетом в лейб-гвардии Гродненский гусарский полк и сразу же был командирован в Крым, на театр военных действий против англо-французов. 23 марта 1858 года произведён в поручики, 23 апреля 1861 года — в штабс-ротмистры, 17 апреля 1862 года — в ротмистры и 30 августа 1865 года — в полковники.