Родился в Вене. После смерти второго сына, Карла, назначен был в преемники отца на тосканском престоле и после смерти отца 18 августа 1765 года, вступил в управление Тосканой под именем Петра Леопольда I (Пьетро Леопольдо I). Сначала под руководством доверенных императрицы, маркиза Ботта и графа Розенберга, потом самостоятельно, Леопольд проводил умеренные, но последовательные реформы.
В 1790 году Леопольд наследовал императорскую корону после бездетного брата. Государство находилось в полном расстройстве (ср. Иосиф II). Леопольд приложил старания к успокоению сословного, национального и клерикального недовольства. Восстание в Бельгии и Венгрии было подавлено; Рейхенбахским договором (июль 1790) удалось удержать Пруссию от приобретений в Польше; австро-турецкая война закончилась в 1791 году Систовским миром.
К Великой французской революции Леопольд, хотя и брат Марии-Антуанетты, относился осторожно и только после попытки бегства короля согласился сначала с прусским послом Бишоффвердером, потом с самим Фридрихом Вильгельмом II, на пильницком съезде, относительно оборонительно-наступательных действий против Франции. С принятием французской конституции Людовиком XVI (14 сентября 1791 года) Леопольд объявил цель соглашения предварительно достигнутой. Новые осложнения повели к союзу германских держав 7 февраля 1792 года; но и теперь Леопольд думал более об обороне. После объявления войны со стороны Франции Леопольд неожиданно умер 1 марта 1792 года.
Был женат (с 1764) на Марии Луизе Испанской (1745—1792), дочери короля Испании Карла III. В браке родилось 16 детей: