Космонавт России. Родился 30 мая 1934 года в селе Листвянка Тисульского района Кемеровской области в семье шахтера. Та же прошли его детские годы. После о кончания Великой Отечественной войны вся семья перебралась в Калининград (бывший Кенигсберг). В 1953 году окончил среднюю школу и поступил в Чугуевское военное авиационное училище летчиков. После окончания училища проходил службу в авиационных частях Военно-воздушных сил СССР. В 1959 году прошел медицинский отбор для зачисления в отряд советских космонавтов, однако перед окончательной медицинской комиссией в феврале 1960 года передумал и решил возвратиться в свою часть для продолжения службы. Друзья уговорили его остаться и в марте 1960 года был зачислен в отряд советских космонавтов (1960 Группа ВВС № 1). Прошел полный курс подготовки к полетам на кораблях типа Восток, а затем типа Восход.

Свой первый космический полет совершил 18 - 19 марта 1965 года в качестве второго пилота космического корабля Восход-2. 18 марта 1965 года первым в мире совершил выход в открытый космос. Во время выхода проявил большое мужество, особенно в нештатной ситуации, когда разбухший космический скафандр препятствовал возвращению космонавта в космический корабль. Выход в открытый космос продолжался 12 минут 9 секунд. При возвращении космического корабля на Землю отказала система ориентации и космонавты, вручную сориентировав корабль, совершили посадку в запасном районе. Полет продолжался 1 сутки 2 часа 2 минуты 17 секунд. После совершения космического полета продолжил подготовку в отряде космонавтов. В 1967 году готовился в составе группы к полетам на Луну. Сначала был назначен командиром первого экипажа для облета Луны, а затем командиром первого экипажа по программе посадки на Луну. Если бы лунная программа СССР была реализована, Леонов должен был стать первым советским космонавтом, побывавшим на Луне. После закрытия лунной программы СССР, продолжил подготовку к космическим полетам по программе ДОС (долговременная орбитальная станция).

В 1968 году окончил Военно-воздушную инженерную академию имени Н. Е. Жуковского. Являлся командиром дублирующего экипажа при полете космического корабля Союз-10 в апреле 1971 года. В том же году проходил подготовку к полету на космическом корабле Союз-11 в качестве командира первого экипажа на борт орбитальной станции Салют. В связи с болезнью другого члена экипажа - В.Н.Кубасова - первый экипаж был заменен на дублирующий. Полет не состоялся, а, как известно, экипаж космического корабля Союз-11 при возвращении на Землю погиб. В последующие годы неоднократно проходил подготовку к полетам, но по различным причинам полеты не состоялись: был командиром первого экипажа для полета на станцию Салю-2 (ДОС-2), которая в 1972 году была утеряна в результате аварии ракеты-носителя; был командиром первого экипажа для автономного полета корабля Союз-12 в сентябре 1972 года, когда полет был отменен; был командиром первого экипажа для полета на станцию ДОС-3 в 1973 году, когда из-за аварии бортовых систем станция не могла эксплуатироваться в пилотируемом режиме и получила наименование Космос-557. В 1974 году был назначен командиром первого экипажа при советско-американском космическом полете по программе ЭПАС (Экспериментальный полет "Аполлон" - "Союз"). Прошел полный курс подготовки к полету. Второй космический полет совершил 15 - 21 июля 1975 года в качестве командира космического корабля Союз-19. Во время полета была осуществлена стыковка с американским космическим кораблем Apollo. Это была первая в мире стыковка кораблей двух разных стран. Полет продолжался 5 суток 22 часов 30 минут 51секунду. За 2 рейса в космос налетал 7 суток 33 минуты 8 секунд. Кроме подготовки к космическим полетам, с 1971 года являлся заместителем начальника Центра подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина, командиром отряда космонавтов. В 1981 году защитил диссертацию и получил степень кандидата технических наук. С 1992 года - директор фирмы "Четек-космос", сопредседатель Международной ассоциации участников космических полетов. Действительный член Международной академии астронавтики.

Дважды Герой Советского Союза. Награжден двумя орденами Ленина, орденом Красной Звезды, орденом "За службу Родине в Вооруженных силах СССР", медалями. Лауреат Государственной премии СССР (1981 г.). Лауреат премии Ленинского комсомола в области литературы и искусства. Награжден золотой медалью имени К.Э.Циолковского АН СССР. Награжден двумя золотыми медалями "Космос", двумя медалями де Лаво, золотой медалью имени Ю.А.Гагарина (FAI). Удостоен международного авиационного приза имени К.Хармона. Герой Социалистического Труда Народной Республики Болгария. Герой Труда Демократической Республики Вьетнам. Награжден золотой медалью Слоник (Греция), орденом Знамени 1-й степени с бриллиантами (Венгрия), орденом Карла Маркса (ГДР), золотой медалью "За заслуги в развитии науки и перед человечеством" (Чехословакия), медалью Зденека Неедлы (Чехословакия). Почетный гражданин городов Калуга, Пермь, Вологда, кемерово, Нальчик, Калининград, Владимир, Белгород (Россия), Друскининкай (Латвия), Караганда, Джезказган, Аркалык (Казахстан), Лос-Анджелес, Нью-Йорк, Хьюстон, Сан-Антонио, Сан-Франциско, Вашингтон, Атланта, Нашвилл, Солт-Лейк-Сити, Чикаго (США), Усти-над-Лабой (Чехия), Альтенбург (Германия) и других. Именем Леонова назван кратер на поверхности Луны.

Автор книги "Особенности психологической деятельности космонавтов".