Léonin életéről egyáltalán nem tudunk semmit. Nevét egy traktátus említi, amely valójában egy névtelen angol diák által a párizsi egyetemen tartott előadásokon készített jegyzetekből áll, körülbelül egy évszázaddal később, az 1270-es években. Ebben az értekezésben Léonin Párizshoz kötődik, és az orgonák (a mise és a napi imaórák énekei szólisztikus részeinek kétszólamú megzenésítései) legjobb szerzőjeként dicsérik.

Léonin nyilvánvalóan a Notre-Dame-székesegyház számára komponálta orgonáit, amelynek jelenlegi pompás kőépülete főként 1163 és 1208 között emelkedett. Azt feltételezik, hogy előbb kóristafiú volt, később pedig a kóristák mestere lett. Ez magyarázná a Léo kicsinyítőképzőt, amellyel ismerték, és azt is, hogy neve nem szerepel a székesegyház magasabb tisztségviselőinek fennmaradt listáján.

Léonin műveit a nyugati műzene bölcsőjének nevezhetjük. Orgonái két vokális sorra vannak hangszerelve. Az egyik az énekdallam, a cantus firmus, amely vagy meghatározatlan hosszúságú hangokból, vagy egyes szakaszokban meghatározott hangértékek sorozatából áll; a másik egy újonnan komponált dallamdeszkant, egy ritmikailag irányított, nagy leleményű koloratúra, amely a cantus firmusszal van összehangolva. Bár az organa már Léonin előtt is létezett egy ideig, e két stílus, a “tiszta organum” – hosszú énekhangokkal – és az akkoriban “discant”-nak nevezett, mindkét szólamot szigorú ritmikájúvá tevő műfaj szétválasztása az ő alkotása volt. Akárcsak az általa e ritmus szimbolizálására használt jelölés, a “modális jelölés”, amely megteremtette az általunk ismert zenei jelölés alapjait. Ezen túlmenően művei alkotják a liturgikus polifónia első átfogó repertoárját, amely az egyházi év összes nagy ünnepére mintegy 100 gregorián ének megzenésítésével több mint két évszázadon át használatban maradt, és az összes nyugati országban elterjedt. Ez a repertoár alkotta azt, amit a névtelen angol diák Magnus liber organi (Nagy orgonakönyv) néven emlegetett; széles körben utánzott modellé vált.

Léonin a polifonikus zene egy második faját is megalkotta, a conductust, a processziós éneket. Léonin előtt is léteztek egyszólamú conducti, valamint szórványos kétszólamú feldolgozások, de ő szilárdan megalapozta a polifonikus fajt. A conducti latin nyelvű énekek, amelyek a legkülönbözőbb tartalmú – vallási, politikai, lírai, társalgási – dalokat tartalmaznak, és hol a templomban, hol pedig liturgikus drámák, körmenetek, lakomák és magánéleti alkalmak előadásain hangzanak el. A verses szövegek strófásak, szigorú ritmusban, és többé-kevésbé egy hangot énekelnek minden szótaghoz, mindkét hang lényegében ugyanabban a ritmusban mozog, bár a versszakok és strófák végén és elején gyakran kadenciaszerű, sok hangból álló duettrészleteket énekelnek egyetlen szótagra.