On ne sait absolument rien de la vie de Léonin. Son nom est mentionné dans un traité, en fait des notes de classe prises lors de conférences auxquelles un étudiant anglais anonyme a assisté à l’Université de Paris environ un siècle plus tard, dans les années 1270. Dans ce traité, Léonin est lié à Paris et est loué comme le meilleur compositeur d’organa (mises en musique à deux voix de portions solistes des chants de la messe et des heures de prière quotidiennes).

Léonin a évidemment composé ses organa pour la cathédrale Notre-Dame, dont la magnifique structure de pierre actuelle s’est élevée principalement entre 1163 et 1208. Il a été suggéré qu’il était d’abord un enfant de chœur et qu’il est ensuite devenu le maître des enfants de chœur. Cela expliquerait le diminutif de Léo par lequel il était connu et aussi l’absence de son nom dans la liste conservée des officiers supérieurs de la cathédrale.

Les œuvres de Léonin peuvent être appelées le berceau de la musique d’art occidentale. Ses organa sont arrangés pour deux lignes vocales. L’une est l’air du chant, le cantus firmus, disposé soit en notes de longueur indéfinie, soit, dans certaines sections, en une séquence de valeurs de notes définies ; l’autre est un descendant mélodique nouvellement composé, une colorature rythmiquement contrôlée d’une grande ingéniosité, coordonnée avec le cantus firmus. Bien que l’organa existait déjà depuis un certain temps avant Léonin, la séparation de ces deux styles, l' »organum pur » – avec de longues notes de chant – et ce qu’on appelait alors le « discant », où les deux voix ont un rythme strict, est sa création. Il en va de même pour la notation qu’il a utilisée pour symboliser ce rythme, la « notation modale », qui a jeté les bases de la notation musicale telle que nous la connaissons. En outre, ses œuvres constituent le premier répertoire complet de polyphonie liturgique, qui, avec des arrangements pour une centaine de chants grégoriens pour toutes les grandes fêtes de l’année ecclésiastique, est resté en usage pendant plus de deux siècles et s’est répandu dans tous les pays occidentaux. Ce répertoire a formé ce que l’étudiant anglais anonyme a appelé le Magnus liber organi (Grand livre d’orgue) ; il est devenu un modèle largement imité.

Léonin a également créé une deuxième espèce de musique polyphonique, le conductus, un chant de procession. Des conducti monophoniques ainsi que des mises en musique sporadiques à deux voix avaient existé avant Léonin, mais il établit fermement l’espèce polyphonique. Les conducti sont des chansons latines, couvrant un large éventail de contenus – religieux, politiques, lyriques, conviviaux – parfois entendues à l’église et parfois lors de représentations de drames liturgiques, de processions, de banquets et d’occasions privées. Les textes poétiques sont strophiques, en rythme strict, et chantés plus ou moins une note pour chaque syllabe, les deux voix se déplaçant essentiellement au même rythme, bien qu’aux fins et débuts de vers et de strophes, des passages en duo de plusieurs notes, semblables à des cadences, soient souvent chantés sur une seule syllabe.