Leopold ble 25. juli 1767 gift med Luise Henriette av Brandenburg-Schwedt (1750–1811), datter av markgreve Heinrich Friedrich av Brandenburg-Schwedt. For henne bygde han slottet Luisium. I ekteskapet ble født arvprins Fredrik (1769–1814) som i sin tid ble gift med Amalia av Hessen-Homburg (1774–1846)).