Leónidás se narodil kolem roku 540 př. n. l. jako syn spartského krále Anaxandridáse II. a jeho první manželky, která byla zároveň jeho neteří. Měl dva vlastní bratry, staršího Dória a mladšího Kleombrota, a nevlastního bratra Kleomena I., jehož nástupnictví před Leónidásem bylo zdrojem rodinných sporů. Leónidás byl pravděpodobně druhorozeným synem, což znamenalo, že podstoupil stejný tvrdý spartský výcvik jako ostatní občané, jelikož nebyl prvorozeným dědicem trůnu.
O jeho mládí a dospělosti se dochovalo jen málo informací, ale je známo, že se oženil s Gorgó, dcerou Kleomena I., a měl syna Pleistarcha. Leónidás nastoupil na trůn v roce 489 př. n. l. po smrti Kleomena I., která byla pravděpodobně sebevraždou, avšak nelze vyloučit ani vraždu, do níž mohl být Leónidás zapleten. Jeho nástup na královský stolec znamenal začátek jeho vojenské a politické kariéry, která vyvrcholila v době perské invaze.