Della vita di Léonin non si sa assolutamente nulla. Il suo nome è menzionato in un trattato, in realtà appunti di classe presi alle lezioni di un anonimo studente inglese all’Università di Parigi circa un secolo dopo, negli anni 1270. In questo trattato Léonin è collegato a Parigi ed è lodato come il miglior compositore di organa (impostazioni a due voci di porzioni solistiche dei canti della Messa e delle ore di preghiera quotidiane).

Léonin evidentemente compose i suoi organa per la Cattedrale di Notre Dame, la cui attuale magnifica struttura in pietra sorse principalmente tra il 1163 e il 1208. È stato suggerito che egli fu prima un corista e poi divenne il maestro dei coristi. Questo spiegherebbe il diminutivo di Léo con cui era conosciuto e anche l’assenza del suo nome dalla lista conservata degli ufficiali superiori della Cattedrale.

Le opere di Léonin possono essere chiamate la culla della musica artistica occidentale. I suoi organa sono organizzati per due linee vocali. Una è la melodia del canto, il cantus firmus, disposto sia in note di lunghezza indefinita o, in alcune sezioni, in una sequenza di valori di nota definiti; l’altra è un discendente melodico di nuova composizione, una coloratura ritmicamente controllata di grande ingegnosità, coordinata con il cantus firmus. Anche se l’organa esisteva già da tempo prima di Léonin, la separazione di questi due stili, l'”organum puro” – con lunghe note di canto – e quello che allora si chiamava “discant”, dove entrambe le voci hanno un ritmo rigoroso, fu una sua creazione. Così come la notazione che usò per simboleggiare questo ritmo, la “notazione modale”, che pose le basi della notazione musicale come la conosciamo noi. Inoltre, le sue opere costituiscono il primo repertorio completo di polifonia liturgica, che, con le impostazioni di circa 100 canti gregoriani per tutte le principali feste dell’anno della Chiesa, rimase in uso per più di 2 secoli e si diffuse in tutti i paesi occidentali. Questo repertorio formò quello che l’anonimo studente inglese chiamò il Magnus liber organi (Grande Libro di Organa); divenne un modello ampiamente imitato.

Léonin creò anche una seconda specie di musica polifonica, il conductus, un canto processionale. Prima di Léonin erano esistiti dei conducti monofonici e sporadici arrangiamenti a due parti, ma egli stabilì saldamente la specie polifonica. I conducti sono canzoni latine che coprono una vasta gamma di contenuti – religiosi, politici, lirici, conviviali – che si ascoltano talvolta in chiesa e talvolta in occasione di rappresentazioni di drammi liturgici, processioni, banchetti e occasioni private. I testi poetici sono stanzaici, in ritmo rigoroso, e cantati più o meno una nota per ogni sillaba, con entrambe le voci che si muovono essenzialmente nello stesso ritmo, anche se alla fine e all’inizio dei versi e delle strofe sono spesso cantati passaggi di duetto cadenzali di molte note per una sola sillaba.