Родился 16 июля 1943 г. в с. Едрове Валдайского р-на Ленинградской обл.

Доктор физико-математических наук (1985), профессор (1993).

Окончил физический факультет Уральского университета (1965), аспирантуру математико-механического факультета Ленинградского университета (1968).

С 1969 г. работает в Уральском НИИ метрологии. С 1988 г. – директор института.

В 1989 г. возглавил филиал кафедры физики магнитных явлений Уральского университета по специализации «Физическая метрология». Им разработан и прочитан ряд курсов лекций для подготовки физиков-метрологов.

Основные результаты научной деятельности связаны с разработкой методов измерений геометрических характеристик поверхностей, методов идентификации линейных динамических систем, методов решения некорректных измерительных задач. Автор 13 изобретений, около 150 научных работ, в том числе монографии «Анализ методов измерений отклонений формы поверхностей». Под руководством В. В. Леонова в период с 1975 по 1980 г. был создан Государственный эталон для воспроизведения единицы длины для области измерений отклонений формы поверхностей.

Действительный член Российской метрологической академии (1992), в 2000 г. – вице-президент академии и председатель ее Уральского отделения.