Родился в деревне Старое Мокшино Чистопольского уезда Казанской губернии, в крестьянской семье. 
В 1930 году окончил Чистопольский сельскохозяйственный техникум. 
Самотоятельную трудовую деятельность начал Участковый агроном Нурлатской МТС (Октябрьский район). 
Активно участвовал в организации колхозов, подготовке кадров сельских механизаторов. 
В годы предвоенных советских пятилеток работал в совхозе «МЮД», затем в Старо-Тимошкинской МТС Аксубаевского района. 
Участник Великой Отечественной войны. Призван по мобилизации 10 февраля 1942 года в стрелковый полк курсантом, командиром отделения. 
После демобилизации, как специалист, был мобилизован на восстановление сельского хозяйства в разрушенных войной регионах, три года работал в Курской области. В 1948 году вернулся в родные края, работал главным агрономом Старо-Тимошкинской МТС. 
После ликвидации машинно-тракторных станций работал агрономом сельхозартели «Победа» Аксубаевского района. 
По его инициативе в начале 1960-х годов колхоз одним из первых в республике перешел на зерново-пропашные севообороты, в которых озимые размещались целиком по занятым парам. 
Умело применяя удобрения, организовав агротехническую учебу колхозников, из года в год добивался наращивания валового сбора зерна хозяйством. Урожайность зерновых в 1961-1965 годах возросла в колхозе с 12 до 18 центнеров с гектара. 
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 июня 1966 года за успехи, достигнутые в увеличении производства и заготовок пшеницы, ржи, гречихи, риса, других зерновых и кормовых культур и высокопроизводительном использовании техники, Петрову Леонтию Степановичу присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и золотой медали «Серп и Молот». 
Последние годы жил в городе Нижнекамск. 
Скончался 10 июля 1986 года. 
Награждён: 
Золотая медаль «Серп и Молот» Героя Социалистического Труда (23 июня 1966) 
орден Ленина (23 июня 1966), 
медали.