Leonard ble interessert i Penny nesten umiddelbart etter å ha sett henne første gang. Mot slutten av den første sesongen, tørr Leonard endelig å spørre Penny ut, og de har sitt første stevnemøte. Foruten Penny, har Leonard bare vært involvert med noen få andre kvinner. En av Leonards tidligere kjærester heter Joyce Kim. De var sammen i bare 27 dager, hvoretter Joyce, som var en spion, skal ha hoppet av til Nord-Korea. Leonard hadde også et kort forhold til Leslie Winkle som arbeidet ved samme universitet som ham. Da Leonard først spurte Leslie ut avviste hun ham, og hans videre relasjoner med henne viste seg å bare være kortlivede tilfeldige sex-møter som bare skjedde for å tilfredsstille Leslies libido. Leslie og Leonard var så vidt sammen i sesong 2, men da hun havnet i en krangel med Sheldon om deres forskjellige vitenskapelige syn, dumpet hun Leonard.