Les parents de L. S. B. Leakey étaient des missionnaires britanniques qui se sont installés à Kabete, au Kenya, près de Nairobi, en 1901. Leakey est né le 7 août 1903 à Kabete, où il s’est lié d’amitié pour la vie avec des garçons de la tribu des Kikuyus, avec lesquels il a grandi. Il est probablement le seul homme blanc à avoir été initié de la jeunesse à l’âge adulte lors d’une cérémonie kikuyu.
Après la Première Guerre mondiale, Leakey est allé brièvement à l’école au Weymouth College, dans le Dorset, en Angleterre, et en 1922, il est entré au St. John’s College, à l’université de Cambridge. En 1923, il organise une expédition du British Museum pour rechercher des dinosaures dans le sud du Tanganyika.
En 1926, après s’être qualifié en anthropologie à Cambridge, Leakey organise et dirige quatre expéditions archéologiques en Afrique de l’Est. Lors de la troisième expédition, en 1931, après des découvertes très importantes des plus anciens outils en pierre connus (à l’époque) à Olduvai, Leakey découvre des fossiles de restes humains à Kanam et Kanjera au Kenya. Ses affirmations concernant ces fossiles, qui incluaient l’idée que l’Homo sapiens vivait en Afrique de l’Est à la fin du Pléistocène moyen, ont été contestées par nombre de ses collègues, et ce n’est qu’en 1969 que ces affirmations ont été officiellement acceptées.
En 1937, Leakey a temporairement cessé d’étudier la préhistoire afin de passer 3 ans à travailler sur une monographie de la tribu Kikuyu. Pendant la Seconde Guerre mondiale (1939-1945), il a été officier responsable des renseignements civils à Nairobi.
Leakey a toujours fortement soutenu la théorie de Charles Darwin selon laquelle l’homme et les grands singes sont originaires du continent africain. Pendant 40 ans, lui et ses équipes ont patiemment fouillé le site préhistorique d’Olduvai Gorge, dans les plaines orientales du Serengeti, en Tanzanie. En 1959, il découvre à Olduvai un crâne d’hominidé fossile qu’il nomme Zinjanthropus . En 1960, des fragments fossiles encore plus importants ont été découverts. Ceux-ci, ainsi qu’un crâne trouvé en 1962 à Olduvai, sont devenus les types d’une nouvelle espèce d’homme, Homo habilis. En 1962, Leakey a également découvert un crâne du type Homo erectus, jusqu’alors connu uniquement en Chine et à Java. Parmi les autres sites fouillés par Leakey figurent les sites du Miocène inférieur de l’île de Rusinga et de Songhor, qui ont livré des restes de protomans datant de 20 millions d’années, et le site de Fort Ternan, où a été découvert Kenya pithecus wickeri. Cet hominidé vivait il y a environ 12 millions d’années.
En 1964, Leakey a organisé une équipe aux États-Unis pour effectuer des fouilles près des Calico Mountains, dans le sud de la Californie. Lui et son équipe ont découvert des preuves que l’homme vivait en Amérique il y a plus de 50 000 ans.
Les publications de Leakey comprennent une nouvelle classification de l’arc et de la flèche en Afrique ; les cultures de l’âge de pierre du Kenya ; les ancêtres d’Adam ; les races de l’âge de pierre du Kenya ; l’Afrique de l’âge de pierre ; les contrastes et les problèmes du Kenya ; l’Afrique blanche ; une contribution à l’étude de la culture Tumbian au Kenya (avec W. E.. Owen) ; Étude préliminaire de la séquence pléistocène et des cultures de l’âge de pierre du nord-est de l’Angola ; Mau Mau et Kikuyu ; Vaincre le Mau Mau ; Les hominoïdes miocènes d’Afrique de l’Est (avec Le Gros Clark) ; Les suidés fossiles pléistocènes d’Afrique de l’Est ; Premières leçons de kikuyu ; Olduvai Gorge, vol. 1, 1951-1961 ; Animaux d’Afrique de l’Est ; et Dévoiler les origines de l’homme (avec Vanne Goodall).
Le 1er octobre 1972, Leakey est décédé à Londres.