პაპმა შესანიშნავი და მრავალმხრივი განათლება მიიღო, რაც ბრწყინვალე საერო კარიერას უმზადებდა, მაგრამ სულიერი ცხოვრებისკენ მიდრეკილმა ჭაბუკმა სხვა გზა აირჩია – წმინდა [[პაპი]]ს, [[სიქსტუს III]]-ის ([[432]]–[[440]]) დროს იგი არქიდიაკვნად ეკურთხა, მისი სიკვდილის შემდეგ, 440 წელს, კი რომის პაპიც გახდა. ამ დროს ეკლესიას აშფოთებდა სხვადასხვა მწვალებლური სწავლებებისწავლება. მღვდელმთავარი ლეო საოცარ სიმტკიცესა და შეურყევლობას იჩენდა, როცა საქმე აღმსარებლობის დაცვას ეხებოდა. იგი მართლმადიდებლური ეკლესიის სახელით გაბედულად ამხელდა [[ქრისტე]]ს ერთბუნებოვნების მქადაგებელ ევტიქისა და დიოსკორეს ერესებს, აგრეთვე [[ნესტორი (კონსტანტინოპოლის პატრიარქი)|ნესტორის]] მწვალებლობას; ბიზანტიის იმპერატორებთან, [[თეოდოსიუს II (ბიზანტია) |თეოდოსიუს II-სთან]] ([[408]]-[[450]]) და [[მარკიანე (ბიზანტია)|მარკიანესთან]] ([[450]]-[[475]]) გაგზავნილი ეპისტოლეებით მან დიდად შეუწყო ხელი [[ქალკედონის მსოფლიო საეკლესიო კრება|ქალკედონის IV მსოფლიო კრების]] ([[451]]) მოწვევას მონოფიზიტების დასაგმობად. კრებაზე, რომელსაც 630 ეპისკოპოსი ესწრებოდა, წაკითხულ იქნა მღვდელმთავარ ლეოს ეპისტოლე უკვე მიცვალებული კონსტანტინეპოლელი პატრიარქის [[ფლავიანე (კონსტანტინოპოლის პატრიარქი)|ფლავიანეს]] ([[447]]–[[449]]) მიმართ, რომელიც 449 წელს ეფესოში გამართულ [[ეფესოს ავაზაკთა კრება|ავაზაკთა კრებას]] ემსხვერპლა. პაპის ეპისტოლეში მოცემული იყო მართლმადიდებლური სწავლება [[ქრისტე]]ს ორბუნებოვნების შესახებ, რომელსაც კრების მონაწილე ყველა ეპისკოპოსი დაეთანხმა. ერეტიკოსები ევტიქი და დიოსკორე ეკლესიიდან განკვეთეს. წმინდა პაპი ბარბაროსთა შემოტევებისგანაც იცავდა თავის სამშობლოს: [[452]] წელს მან სიტყვის ძალით დააშოშმინა იტალიის დასანგრევად და ასაოხრებლად გამზადებული [[ჰუნები]]ს მრისხანე მთავარსარდალი [[ატილა]], [[455]] წელს კი რომში შემოჭრილ [[ვანდალები]]ს წინამძღოლს [[ჰაიზერიხი|ჰაიზერიხს]] შეაგონა, არ დაენგრია ქალაქი, შენობები არ გადაეწვა და სისხლი არ დაეღვარა.
პაპმა ლეო დიდმა ღრმა მოხუცებულობამდე იცხოვრა. ის წინასწარ გრძნობდა მოახლოებულ აღსასრულს და მხურვალე ლოცვებითა და ქველისსაქმეებით ემზადებოდა მისთვის.
