Leonīds Leimanis no 17 gadu vecuma bija Rīgas Strādnieku teātra aktieris, 1930. gadā beidza Tautas augstskolas dramatisko studiju, no 1934. gada bija Dailes teātra aktieris, 1940. gadā un no 1944. gada arī Dailes teātra direktors.
Jau agrā jaunībā režisors interesējās par fotomākslu, bija kinoamatieris, kā režisora asistents, operators vai aktieris piedalījās kinofilmu uzņemšanā. No 1946. gada Leonīds Leimanis bija Rīgas mākslas filmu studijas mākslinieciskais vadītājs, filmu "Mājup ar uzvaru"(1947), "Rainis"(1949) otrais režisors, 1955. gadā sadarbībā ar režisoru Pāvelu Armandu uzņēma augsti vērtēto filmu "Salna pavasarī".
Leonīds Leimanis kā patstāvīgs kinorežisors debitēja ar filmu "Nauris" (1957), savu augsto profesionalitāti apliecināja filmās "Šķēps un roze" (1959) un "Kapteinis Nulle" (1964). Spēlfilmās "Purva bridējs" (1966), "Pie bagātās kundzes" (1969) īpaši atklājās ar bagātu māksliniecisko iztēli un temperamentu apveltītā režisora kino tēlu vizuālais spilgtums.
Miris 1974. gada 6. jūlijā Rīgā, viņa izvadīšana iemūžināta kinožurnāla "Padomju Latvija" 1974. gada 20. numurā.