Leonard er opprinnelig fra New Jersey, og ble utdannet ved Princeton University. Leonard er en eksperimentell fysiker ved California Institute of Technology, arbeider hovedsakelig med lasere, og bor i samme leilighet som kollega og bestevennen Sheldon Cooper (spilt av Jim Parsons) i Pasadena, California. I de første sesongene er Leonard motvillig til å la sin fremtidige kjæreste Penny få vite om hans fritidsaktiviteter (som f.eks. Klingon Boggle), fordi han ikke vil at hun skal anse han som en nerd. Selv om han er en nerd på veldig mange områder, er han mer sosial enn Sheldon som ikke er i stand til å forstå sosiale normer og regler, eller Raj som er ute av stand til å snakke med kvinner uten å drikke alkohol først. Til tross for hans forsøk på å ikke virke som en geek, så eier Leonard blant annet flere Star Wars-produkter, en komplett samling av Superman-tegneseriene, og et kostyme fra Battlestar Galactica. I begynnelsen av serien planla Leonard å kvitte seg med alle samlegjenstandene sine for å imponere Penny med sin modenhet. Men han ombestemte seg da han oppdaget at Penny allerede hadde et forhold med en annen mann.