В Красной Армии с октября 1929г. В 1930г. был уволен в запас.

Призван по мобилизации из запаса 15 июля 1941г.

Совершил 18 боевых вылетов на самолете СБ.

К февралю 1942г. стрелок-бомбардир Особой Прибалтийской авиагруппы ГВФ (Гражданского воздушного флота).

Летал на самолете У-2 (По-2).

В апреле 1942г. был тяжело ранен.

После возвращения из госпиталя назначен адъютантом эскадрильи.

В сентябре 1942г. Особая Прибалтийская авиагруппа ГВФ была переименована в 11 отдельную авиагруппу ГВФ. 

В ноябре 1942г. авиагруппа переформирована в 3 отдельный авиаполк ГВФ. Командиром полка назначен подполковник Рассказов Петр Самсонович, его заместителем Боровков Николай Андрианович. На вооружении полка стояли самолеты У-2.

Леонид Назарович был зачислен в состав 1 транспортно-бомбардировочной эскадрильи полка.

К марту 1943г.  совершил 134 боевых вылетов.

Приказом от 30 апреля 1943г. лейтенант Холодов был награжден орденом Красной Звезды 

В апреле 1943г, из экипажей 1, 2, 3 и 4 отдельных авиаполков ГВФ были сформированы 15. 16 и 17 ночные бомбардировочные авиаполки. 

17 авиаполк формировался на аэродроме Едрово (Вышний Волочек). Командиром полка был назначен майор Боровков Николай Андрианович.

Леонид Назарович был назначен заместителем начальником штаба полка- начальником оперативно-разведывательной части.

Личный состав полка занимался боевой подготовкой.

В ночь на 11 июля с аэродрома Акатово одиночными самолетами бомбардировал войска противника в районе Перестряж. 27 самолетов У-2 совершили 41 боевой вылет, потерь нет.

В 1943г. полк впервые массово применил ампулы АЖ-2 с жидкостью «КС», поджигая опорные пункты противника. 

Участвовал в Спас-Деменской, Орловской и Смоленской операциях.

Экипажи полка доставляли грузы в партизанские отряды Нарчук, Шкредо, Садчикова, Гришина, Кирпич и Новикова.

В 1944г. полк участвовал в Оршанско-Витебской, Вильнюсской и Каунасской операциях, с 24 июля 1944г. вел разведку и бомбардировал позиции противника в Восточной Пруссии.

В 1945г. полк участвовал в разгроме Восточно-Прусской группировки противника, бомбардировал гарнизон Кенигсберга.

Приказом от 28 февраля 1945г. капитан Холодов был награжден орденом Отечественной войны II степени.

В апреле бомбардировал военно-промышленные объекты противника в порту Пиллау.

В последние недели войны полк бомбардировал войска противника на Земландском полуострове и косе Фрише-Неруг (Вислинская коса). 

Полк базировался на аэродроме Шромбенен. 08 мая перебазировался на аэродром Робиттен в 20км. юго-восточнее г.Эльбинг, где и встретил Победу.

Майор Холодов был награжден медалями «За взятие Кенигсберга», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.».

Уволен в запас 05 ноября 1945г.