Родился в семье бедного псаломщика, трагически погибшего, когда Леониду исполнилось пять лет. Всего в семье было пятеро детей. Окончил Пензенскую духовную семинарию (1898).
С 1 октября 1898 года — диакон, обладал абсолютным слухом и замечательным баритональным басом. С 1906 — священник. Служил в городе Баку. Из-за болезни жены настоял на переводе в Саратов, добившись приёма у обер-прокурора Синода В. К. Саблера.
С января 1914 — священник Александровского собора и законоучитель саратовской гимназии. Был возведен в сан протоиерея, с 1916 — благочинный церквей Саратова. Был ключарём саратовского кафедрального собора.
В 1921 был членом Саратовского комитета помощи голодающим, собрал в Саратовской губернии значительное количество средств в пользу голодающих. Сдал все деньги в государственный банк, после чего был принят М. И. Калининым, получил мандат от ЦК «Помгола» и выехал на Украину для сбора пожертвований. Ему было разрешено выступать в общественных местах — в том числе в театрах. В результате приобретённой на пожертвования мукой удалось заполнить целый поезд (13 вагонов), причём один вагон был отдан священнику для распределения между нуждающимися по его усмотрению (по другим данным, он получил даже два вагона). Честно выполнил эту работу — претензий со стороны власти к нему не было. За свои труды получил благодарственную грамоту от ЦК «Помгола».
Недолго участвовал в обновленческом движении, состоял членом саратовского обновленческого епархиального управления, но уже в 1923, принеся покаяние, вернулся в Патриаршую церковь.
В 1934 был арестован в результате провокации — один из алтарников принёс ему завёрнутую в бумагу «антисоветскую» книгу, а затем к нему сразу же пришли с обыском. Был приговорён по ст. 58-10 Уголовного кодекса (УК) к трём годам лишения свободы, срок отбывал в Казахстане, в лагере между Джамбулом и Алма-Атой. В 1937 вновь осуждён — к 8 годам лишения свободы по этой же статье УК. В лагере первоначально находился на общих работах, был лишён пайка, тяжело заболел и был переведён на должность статистика, что спасло ему жизнь. В июне 1943 был освобождён из лагеря, жил в городе Актюбинске, где работал конюхом в больнице.
Весной 1944 был вызван в Москву в Патриархию (швейцар первоначально отказывался пускать бедно одетого священника, приняв его за нищего) и пострижен в монашество. С 1 апреля 1944 — епископ Пензенский и Саранский. С 1944 — епископ Ташкентский и Среднеазиатский, по болезни был переведён в среднюю полосу России. С 20 июня 1946 — епископ Ивановский и Шуйский. С 27 января 1947 — вновь епископ Пензенский и Саранский. С 25 февраля 1951 — архиепископ. Несмотря на болезнь, часто посещал приходы.
Пользовался уважением верующих, был известен как добрый пастырь. Часто устраивал особые ночные службы с поклонами и с чтением акафистов. Проводил беседы с паствой о вере и христианской жизни.
Соблюдал чрезвычайно строгий пост и, по воспоминаниям современников, даже на Пасху употреблял пищу только с растительным маслом. Однажды во время объезда Ташкентской епархии он был приглашён на устроенный в его честь официальный банкет, где подавали только мясные блюда. Был вынужден участвовать в трапезе, чтобы не обидеть устроителей, но, вернувшись на свою квартиру, покаянно положил тысячу поклонов. Вскоре его пригласили на новый банкет — увидев мясные блюда, сказал уполномоченному по делам религий: «Я понимаю, что застольем мне оказывается высокая честь, но я монах, и мясное есть мне не положено. На первом банкете я и виду не подал и ел всё, но это стоило мне тысячи поклонов, но делать их мне чрезвычайно трудно, я глубокий старик». После этого стол был сервирован рыбными блюдами.
Тимаков Владимир, протоиерей. Высокопреосвященный Кирилл, архиепископ Пензенский и Казанский // «Альфа и Омега». 2000. № 3, 4. 2001. № 1.