Leopoldo Valfrè di Bonzo nacque in seno ad una nobile famiglia braidese, titolare del titolo comitale di Bonzo. Dopo gli studi compiuti a Torino presso l'Accademia Militare Regia, viene nominato luogotenente di artiglieria nel 1828, prestando successivamente servizio nella prima compagnia di artiglieria e poi, dal '33 al '35, nelle batterie a cavallo. Ufficiale severo, dal rigido comportamento nelle esigenze del servizio militare, allo scoppio della prima guerra d'indipendenza (1848) è promosso maggiore, ma non prende parte alle campagne di quell'anno, né a quelle dell'anno successivo, perché viene nominato segretario del Consiglio superiore d'artiglieria. L'anno successivo assume l'incarico di segretario generale al Ministero della Guerra e solo dal 1855 può partecipare alla sua prima campagna, intervenendo alla spedizione in Crimea come comandante superiore d'artiglieria.