O życiu Léonina nie wiadomo absolutnie nic. Jego nazwisko pojawia się w traktacie, a właściwie w notatkach z wykładów, które anonimowy angielski student prowadził na Uniwersytecie Paryskim około sto lat później, w latach siedemdziesiątych XII wieku. W traktacie tym Léonin jest związany z Paryżem i wychwalany jako najlepszy kompozytor organ (dwugłosowych opracowań solistycznych części śpiewów mszalnych i codziennych godzin modlitwy).

Léonin najwyraźniej skomponował swoje organa dla katedry Notre Dame, której obecna wspaniała kamienna budowla wznosiła się głównie w latach 1163-1208. Sugeruje się, że był on najpierw chórzystą, a później został mistrzem chórzystów. To tłumaczyłoby zdrobnienie Léo, pod którym był znany, a także brak jego nazwiska na zachowanej liście wyższych urzędników katedry.

Dzieła Léonina można nazwać kolebką zachodniej muzyki artystycznej. Jego organa ułożone są na dwie linie wokalne. Jedną z nich jest melodia chorału, cantus firmus, ułożona albo w nutach o nieokreślonej długości, albo, w niektórych częściach, w sekwencji o określonych wartościach nutowych; drugą stanowi nowo skomponowany melodyczny descant, rytmicznie kontrolowana koloratura o wielkiej pomysłowości, skoordynowana z cantus firmus. Chociaż organa istniały już jakiś czas przed Léoninem, oddzielenie tych dwóch stylów, „czystego organum” – z długimi nutami chorałowymi – od tego, co wówczas nazywano „discant”, gdzie oba głosy mają ścisły rytm, było jego dziełem. Podobnie jak notacja, której użył do symbolizowania tego rytmu, „notacja modalna”, która stworzyła podstawy notacji muzycznej, jaką znamy. Jego dzieła stanowią ponadto pierwszy całościowy repertuar polifonii liturgicznej, który z oprawą około 100 śpiewów gregoriańskich na wszystkie najważniejsze święta roku kościelnego pozostawał w użyciu przez ponad dwa stulecia i rozprzestrzenił się na wszystkie kraje Zachodu. Repertuar ten uformował to, co anonimowy angielski student nazwał Magnus liber organi (Wielką księgą organów); stał się on powszechnie naśladowanym wzorem.

Léonin stworzył także drugi gatunek muzyki polifonicznej – conductus, czyli pieśń procesyjną. Przed Léoninem istniały monofoniczne conducti, a także sporadyczne dwuczęściowe wykonania, ale to on ustanowił na stałe gatunek polifoniczny. Conducti to łacińskie pieśni o szerokim zakresie treści – religijne, polityczne, liryczne, biesiadne – wykonywane czasem w kościele, a czasem podczas przedstawień dramatów liturgicznych, procesji, bankietów i uroczystości prywatnych. Teksty poetyckie są stroficzne, w ścisłym rytmie, śpiewane mniej więcej po jednej nucie na każdą sylabę, przy czym oba głosy poruszają się zasadniczo w tym samym rytmie, choć na końcach i początkach wersów i strof często śpiewane są kadencyjne duetowe pasaże o wielu nutach na jedną sylabę.