Родилась в Сарнии в канадской провинции Онтарио в семье выходцев из Индии. Её отец — уроженец Тибета, вырос в Дели. Мать (скончалась в 2008 году) из города Нахан, округ Сирмур штата Химачал-Прадеш. Санни росла очень активным ребёнком: играла в дворовый хоккей с мальчишками, каталась на коньках на озере по соседству. Проиграв весь день в снегу, вечером любила попить горячего шоколада у камина.
Хотя в семье Санни воспитывалась в традициях сикхизма, родители определили её в католическую школу, посчитав публичную школу для неё небезопасной. Здесь в 11 лет она познает первый поцелуй. По словам Леоне, невинности она лишилась в 16 лет с игроком баскетбольной команды уже в другой школе, а в 18 открыла в себе бисексуальность.
Когда ей исполнилось 13 лет, семья переехала в США: сперва в штат Мичиган, городок Форт-Грэтиот, а через год в Лэйк-Форест в Калифорнии, воссоединившись с роднёй. В 1999 году окончила школу, поступив на курсы медсестёр в округе Ориндж.
Прежде, чем обратиться к порнобизнесу, работала в немецкой пекарне, в сети автомастерских Jiffy Lube, налоговой и пенсионной службах.
Во время учёбы на медсестру-педиатра однокурсница, подрабатывавшая танцовщицей в ночном клубе, познакомила Санни с агентом Джоном Стивенсом, тот в свою очередь представил её Джею Аллену, фотографу Penthouse. Снимки были опубликованы в мартовском номере журнала за 2001 год, а Санни названа девушкой месяца (Pet of the month). Здесь она впервые использует имя, под которым станет известной. Санни, по её словам, её называли всегда, а Леоне предложил основатель и экс-глава Penthouse Боб Гуччионе. Сразу за этим последовали съёмки для журналов Hustler, Cheri, Mystique Magazine и целого ряда других печатных изданий и интернет-ресурсов, в том числе совместные фотосессии со звёздами индустрии Адрианой Сэйдж, Дженной Джеймсон, Джелиной Дженсен, Арией Джованни.
В 2001 году она появилась в Penthouse и Hustler, в 2003 году была избрана «девушкой года» Penthouse. В том же году Леоне подписала трёхлетний контракт с компанией Vivid Entertainment, занимающейся съёмкой порнофильмов. Леоне поставила условие, что будет сниматься только в лесбийских сценах.
Последние два фильма контракта с Vivid были «It’s Sunny in Brazil», который был снят в Бразилии и «The Sunny Experiment» совместно с Бри Линн. Эти фильмы были выпущены в октябре и декабре 2007 года соответственно. В 2007 году она продлила контракт, согласившись сниматься с мужчиной — своим женихом Мэттом Эриксоном.
В 2004 году Леоне исполнила камео в комедии «Соседка».
По данным 2012 год, Санни Леоне снялась в 36 порнофильмах и срежиссировала 33 порноленты.