С октября 1941 года — на фронтах Великой Отечественной войны. В октябре-декабре 1941 года воевал на Юго-Западном фронте, с июля 1942 года последовательном воевал на Закавказском и Северо-Кавказском фронтах, участвовал в Битве за Кавказ, Краснодарской наступательной операции, попытках прорыва «Голубой линии». К сентябрю 1943 года гвардии старший сержант Виктор Леонов командовал отделением 106-й гвардейской отдельной разведроты 110-й гвардейской стрелковой дивизии 37-й армии Степного фронта. Отличился во время битвы за Днепр.