Nasce a Roma il 3 gennaio 1929 da Vincenzo Leone, regista del muto noto con lo pseudonimo di Roberto Roberti, e da Bice Valerian, attrice di vaglia del medesimo periodo. Esordisce nel cinema lavorando come assistente volontario e comparsa, fra l'altro, in "Ladri di biciclette" (1948) di De Sica. In seguito, è a lungo aiuto regista di Mario Bonnard: nel '59, essendo quest'ultimo ammalato, lo sostituisce sul set de "Gli ultimi giorni di Pompei" per completarne le riprese. Dopo aver fatto l'aiuto regia del "Ben Hur" (1959) di William Wyler e diretto la seconda unità in "Sodoma e Gomorra" (1961) di Robert Aldrich, egli licenzia infine col mitologico "Il colosso di Rodi" (1961) il primo lungometraggio tutto suo. E' del 1964, tuttavia, il film che lo imporrà all'attenzione generale: "Per un pugno di dollari", firmato con lo pseudonimo di Bob Robertson in omaggio al padre, indica una convincente via al western autarchico lungo i sentieri d'una narrazione barocca e survoltata, roboante ed iperviolenta (pur sulla base d'uno spunto non originale, mutuato con evidenza da "La sfida del samurai" di Akira Kurosawa). I successivi "Per qualche dollaro in più" (1965) ed "Il buono, il brutto, il cattivo"(1966) completano quella che verrà definita la "trilogia del dollaro", incassano cifre enormi, ripropongono una formula vincente: aggressiva ed accattivante colonna sonora di Ennio Morricone, interpretazioni sornione e grintose di Clint Eastwood (ma anche degli ottimi Gian Maria Volonté e Lee Van Cleef), cui s'aggiunge - a livello stilistico - una iperbolica dilatazione dei tempi narrativi che diventa, a tratti, paradossale ieraticità del gesto. "C'era una volta il West"(1968) conferma ed infrange nello stesso tempo gli schemi di cui sopra, inscenando la fine del West e del mito della Frontiera: l'icona Henry Fonda assume per l'occasione i tratti d'un assassino feroce ed inesorabile, il ligneo profilo di Charles Bronson gli si contrapppone in una cupa vicenda di vendetta e di morte. Se il successivo "Giù la testa"(1971), colorito e movimentato pot-pourri sulla rivoluzione ambientato nel Messico di Villa e Zapata, ristagna un po' fra manierismo e ritualità, è con "C'era un volta in America" (1984) che il cineasta romano dà vita al suo capolavoro. Frutto d'una lunghissima gestazione, il film colloca negli anni ruggenti del proibizionismo una storia di gangster ed amicizia che si dipana per quasi quattro ore tra piombo e sangue alla Damon Runyon ed intenerite parentesi di fitzgeraldiano struggimento; il tutto, all'insegna di un'acuta cognizione della memoria di sapore proustiano, con il contributo di attori mirabili (De Niro è il più citato, ma James Woods gli tiene testa benissimo) e del suggestivo commento sonoro di Ennio Morricone. La parabola artistica di Leone si conclude qui: un infarto lo stronca nella sua casa romana il 30 aprile 1989, mentre è alla prese con il laborioso progetto d'un film incentrato sull'assedio di Leningrado.
