Leadsom dikenali sebagai penyokong Brexit sepanjang kempen referendum Kesatuan Eropah 2016. Keputusan referendum ini sendiri menunjukkan bahawa majoriti rakyat United Kingdom ingin keluar dari Kesatuan Eropah. David Cameron lalu mengundurkan diri, dan Leadsom menjadi salah satu dari lima calon ketua Parti Konservatif yang baru. Pada putaran kedua, beliau menduduki kedudukan kedua selepas Theresa May. Mereka berdua seharusnya melaju ke putaran ketiga yang akan melibatkan semua ahli Parti Konservatif, tetapi Leadsom mengundurkan diri sebelum pemungutan suara dapat dilaksanakan, kerana beliau merasakab bahawa beliau tidak mempunyai sokongan majoriti. Beliau akhirnya menyokong pencalonan May yang kemudian terpilih sebagai ketua parti dan Perdana Menteri.