Leonov [[Sobietar Errepublika Sozialisten Batasuna|Sobietar Batasuneko]] aireko indarretako pilotua zen, eta beste pilotu batzuekin batera hautatua izen zen kosmonauten lehenengo taldea osatzeko 1960an. Kosmonauta sobietar guztiak bezala, Leonov [[Sobietar Batasuneko Alderdi Komunista]]ko kide izan zen.
<br />
Leonoven [[ontziz-kanpoko ibilaldia]] "Vostok 11" misioan egitekoa bazen ere, gertaera historikoa "[[Voskhod 2]]" misioan jazo zen. Leonovek, [[1965]]eko [[martxoaren 18]]an, [[espazio ontzi|espazio-ontzi]] kanpoan 12 [[minutu]] eta 9 [[segundo]] igaro zituen, 5'35 [[metro]]ko soka batekin lotua. [[Ontziz-kanpoko ibilaldia]]ren amaieran, Leonoven espazio-jantzia puztu egin zen eta ezin zuen berriz sartu ontziko [[aire-esklusa]]n. Jantziko presioa jaisteko, balbula bat ireki zuen eta horrela [[kapsula (argipena)|kapsulan]] sartu. Leonovek urte eta erdiz entrenatu zuen misio honetarako.
2011ko urtarriletik aurrera, Leonov [[Voskhod programa]]n parte hartu zuten bost kosmonautetatik bizirik zegoen bakarra zen.
Leonoven bigarren bidaia espaziala lehenengoa bezain esanguratsua izan zen. [[Apollo-Soyuz bateratzea|Apollo-Soyuz misioako]] sobietarren burua izan zen, [[Ameriketako Estatu Batuak|Estatu Batuek]] eta [[Sobietar Errepublika Sozialisten Batasuna|Sobietar Batasunak]] elkarrekin betetzen zuten lehen misio espazialean.
1976tik 1982ra, Leonov kosmonauta-taldearen komandantea izan zen, eta Juri Gagarin Kosmonauta-entrenamendu gunearen zuzendaria. ''Neptuno'' egunkaria (kosmonautei zuzendutakoa) ere editatu zuen.
