До восьми лет маленький Леонид жил беззаботной жизнью, но вскоре все поменялось: репрессия отца круто меняет его жизнь. Семью разлучают, маму и сына ссылают в Кировскую область. После мать разводиться с отцом Лени и дает ему другое отчество. Через пять лет они вернулись в Киев, но война заставила их вновь уехать, теперь уже эвакуация в Казахстан, в Чимкент. Война вносит свои коррективы: Леониду во время учебы в школе приходится подрабатывать. Закончив школу, Леня подает документы в единственный вуз, где не требуется подтверждения того, кто твои родители. Так будущий актер оказался в театральном институте в городе Ташкент.
В первом своем театре в Магнитогорске, в который Броневой приехал после распределения в 1950-ом году, ему не давали ролей. В 1951-ом году артист переезжает в Оренбург. В 1953-ем году в Москве, благодаря своему таланту поступает в Школу-студию МХАТ. С 1955-го по 1988-ой года меняет 4 театра: в Воронеже, Иркутске, в Грозном, в Москве на Малой Бронной. В 1988-оим году стал ведущим актером знаменитого московского «Ленкома» и проработал здесь до самой смерти. В 2016-ом году артист последний раз выходит на сцену театра. Почти сразу после премьеры спектакля его увозят в больницу.
В тридцать шесть лет начал сниматься в кино. Первые роли были второстепенными. Только через тринадцать лет к нему пришел успех, снявшись в главной роли в фильме «Семнадцать мгновений весны». После этого фильма Броневого начинают приглашать на разные роли в кино. Актер стал известным. Всего на счету актера сорок ролей в кино. Часто играл негодяев, у него было не положительное строение лица. Многие из них стали широко любимы на весь Советский Союз. Также участвовал в телеспектаклях, радиоспектаклях, занимался озвучиванием фильмов. 20 мая 1987-го года получает звание «Народный Артист СССР». На счету у актера девятнадцать званий и наград.
Леонид Сергеевич был женат два раза. Первый раз женился на актрисе Валентине Блиновой. Вместе прожили двенадцать лет. Есть общая дочь Валентина. Жена Броневого умерла в 1962-ом году от рака. Тогда дочке было четыре года и ее помогала воспитывать родственница жены. Броневой, чтобы не травмировать дочь, не женился второй раз, пока она не закончила институт. Второй и последней женой Леонида стала инженер Валентина Власова. Вместе супруги прожили долгих сорок лет. Общих детей у них не было.
В 2012 году попадает с острым инфарктом миокарда в реанимацию. Проблемы с сердцем впоследствии стали причиной смерти артиста. Не дожив, всего несколько дней до дня рождения всего несколько дней. Леонид Сергеевич умер 9 декабря 2017 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище.
Кладбище: Россия, Москва, Новодевичье кладбище