Sinh ở Rôma, nước Ý, Ðức Lêô là người thủ kho của tòa thánh và là linh mục trưởng ở Santa Suzanna khi ngài được chọn làm Giáo hoàng năm 795 để kế vị Ðức Hadrian I, vừa mới từ trần.
Hai người cháu của Ðức Hadrian I đều mong muốn được làm giáo hoàng, do đó họ xúi giục các thanh niên quý tộc tấn công Ðức Lêô. Trong cuộc rước nhân ngày lễ Thánh Máccô, Ðức Lêô bị bọn côn đồ kéo xuống khỏi ngựa và chúng định cắt lưỡi và đâm mù mắt của ngài. Nhờ sự can thiệp kịp thời của công tước xứ Spotelo, ngài thoát chết và trốn trong tu viện Thánh Erasmus, sau đó ngài đã bình phục mau chóng một cách lạ lùng.
Ðức Lêô được cảm tình của người thế lực nhất thời bấy giờ, đó là Hoàng Ðế Charlemagne ở Paderborn, và ông đã cung cấp vệ binh để hộ tống Đức giáo hoàng trở về Rôma giữa tiếng reo hò của mọi người.
Tuy nhiên, kẻ thù vẫn không để ngài yên. Họ tố cáo Ðức Lêô về tội thề gian và ngoại tình. Năm 800, Charlemagne đến Rôma và chỉ định một ủy ban điều tra để cứu xét điều cáo buộc Ðức Lêô. Ủy ban không tìm thấy một chứng cớ nào, và Ðức Lêô đã thề trước hội đồng giám mục rằng ngài vô tội đối với các cáo buộc ấy.
Vào lễ Giáng Sinh, tại đền Thánh Phêrô, Ðức Lêô đã ban thưởng cho Charlemagne tước vị Thánh Ðế Rôma. Ðiều này là nguyên do hình thành Ðế Quốc Rôma Thánh Thiện – là một cố gắng nhằm thể hiện lý tưởng Thành Phố Thiên Chúa của Thánh Augustine – mà đã ảnh hưởng đến lịch sử Âu Châu trong nhiều thế kỷ.
Với sự giúp đỡ của Charlemagne, Ðức Lêô đã dẹp được lạc thuyết Thừa Tự (*) ở Tây Ban Nha, nhưng khi Charlemagne muốn thêm chữ Filioque (“và Ðức Chúa Con” *) vào kinh Tin Kinh Nicene thì Ðức Lêô đã từ chối, một phần vì ngài không cho phép giáo dân can thiệp vào nội bộ Giáo hội, và một phần vì ngài không muốn chống đối Giáo Hội Byzantine.
Một cách tổng quát, Đức giáo hoàng và hoàng đế hành động ăn khớp với nhau. Theo lời đề nghị của Charlemagne, Ðức Lêô còn thành lập một đạo quân để chống với giặc Saracen, lấy lại được một số tài sản của Giáo Hội ở Gaeta. Tính hào phóng của Charlemagne đã giúp Ðức Lêô canh tân nhiều nhà thờ ở Rôma và Ravenna, cũng như giúp đỡ người nghèo và bảo trợ các công trình nghệ thuật.
Khi Charlemagne từ trần năm 814 và Ðức Lêô không còn ai bảo vệ, quân thù lại nổi dậy chống đối ngài. Với tất cả uy thế và quyền bính cá nhân, ngài đã dẹp tan âm mưu nổi loạn của giới quý tộc ở Campagna. Tuy nhiên, ngài bị vẫn bị giới quý tộc khinh miệt vì ngài xuất thân từ giới bình dân. Ngài từ trần năm 816 và được phong thánh năm 1673.
