Фамилия Леонова — одна из тех, где за простой формой скрывается сразу несколько возможных историй. Её основа — мужское крестильное имя Леон, которое пришло из латыни (leo — «лев»). На Руси это имя встречалось редко и со временем почти вышло из употребления, но оставило заметный след в фамилиях. Однако не всё так однозначно: Леон мог быть и краткой формой от более распространённых канонических имён — Леонтий («львиный») и Леонид («подобный льву»). Поэтому у двух разных Леоновых предков могли звать по-разному, а фамилия получилась одна.

Интересно, что имя Леон имеет и греческие корни, где означает то же самое — «лев». В Европе оно встречается чаще, чем в России, где его аналогом стало имя Лев. Один из небесных покровителей имени — святой Леон Тавматург, родом из итальянской Равенны. Он был епископом в сицилийском городе Катания и прославился праведностью и даром чудотворения. Императоры Леон IV и Константин VI даже призывали его в Константинополь для молитвы. День памяти святого приходится на 20 февраля.

Не все Леоновы — потомки простых крестьян. В истории России известен донской дворянский род Леоновых, а другой род записан в Родословной книге Черниговской губернии (II часть дворянства). В документах Орловской области встречается запись о Леонове Романе Гавриловиче 1908 года рождения, уроженце села Плоское. А в Книге памяти Республики Коми указана Леонова Станислава Станиславовна 1923 года рождения из Белорусской ССР.

Самые известные носители фамилии — актёр Евгений Павлович Леонов (1926–1994), запомнившийся по фильмам «Полосатый рейс», «Тридцать три», «Белорусский вокзал» и «Джентльмены удачи»; советский писатель Леонид Максимович Леонов (1899–1994); космонавт Алексей Архипович Леонов (род. 1934), дважды Герой Советского Союза; а также писатель Николай Иванович Леонов.