Леонард Саймон Нимой родился 26 марта 1931 года в Бостоне, США. Леонард был младшим ребенком в семье парикмахера Макса и его супруги Доры, еврейских иммигрантов, бежавших из сталинской России. Кроме Леонарда в семье также вырос старший сын Мелвин.

В возрасте 8 лет Леонард впервые появился на театральной сцене и продолжал выступать на протяжении всего обучения в Английской средней школе Бостона.

В 1949 году, после окончания школы, Леонард Нимой поступил в Бостонский колледж, где продолжил выступать на театральной сцене. Одной из самых известных ролей Леонарда в то время была роль Ральфи в постановке пьесы Клиффорда Одетса «Проснись и пой!», положившая начало его профессиональной карьеры.

В 1950 году, спустя год обучения в колледже, Леонард перебрался в Пасадену, где получил работу в театре Pasadena Playhouse.

В 1951 году он дебютировал на экране, появившись в эпизодической роли в фильме «Королева на день», однако в титрах его имя было указано неверно, из-за чего можно считать, что 1952 год стал началом его профессиональной актерской карьеры в кино. В том году вышла спортивная драма «Молодой Пол Барони», в которой Леонард исполнил одну из ролей первого плана.

С 1953 по 1955 год Леонард Нимой служил в армии США. После окончания службы Леонард начал обучатся актерскому мастерству у тренера Джеффа Кори, параллельно снимаясь в эпизодических ролях в небольших сериалах и кинофильмах.

После выхода в 1965 году сериала «The Lieutenant», в одном из эпизодов которого снялся Леонард, на него обратил внимание продюсер и сценарист Джин Родденберри, который в то время проводил кастинг для съемок в фантастическом сериале «Звездный путь». Родденберри предложил Нимою роль мистера Спока - блестящего логика и ученого из планеты Вулкан, который является участником экипажа исследовательского космического корабля Энтерпрайз.

С 1966 по 1969 год Леонард играл роль Спока, которая принесла ему общенациональную известность. За эту роль он трижды номинировался на телевизионную премию «Эмми» как лучший актер второго плана на ТВ.

В 1969 году Нимой приступил к исполнению роли мастера маскировки и иллюзии Великого Париса в сериале «Миссия невыполнима», которую он исполнял на протяжении двух лет.

В 1971 году он появился в главной роли в вестерне «Кэтлоу», а также в телефильме «Assault on the Wayne».

В 1971 году у Нимоя была обнаружена язва желудка, в результате он немного отошел от кинематографа и принялся исследовать другие занятия. Так, в 1973 году он провел свою первую фотовыставку, опубликовал книга стихов «Ты и Я», а также зарекомендовал себя как режиссер, сняв несколько эпизодов сериала «Ночная галерея».

В 1975 году Леонард выпустил свою автобиографию под названием «Я не Спок», в которой написал серию воображаемых дискуссий между собой и своим наиболее известным персонажем.

В 1977 году Нимой получил степень магистра в области образования.

В 1979 году состоялась премьера полнометражной картины «Звездный путь», в которой Леонард вновь предстал в образе Спока. Картина номинировалась на три статуэтки «Оскара», а сам актер на премию «Сатурн» как лучший актер второго плана.

В 1982 году Нимой появился в биографической драме о жизни премьер-министра Израиля Голде Меир, главную роль в которой исполнила Ингрид Бергман.

В том же году Леонард появился в сиквеле «Звездного пути» под названием «Гнев Хана», а затем еще в четырех продолжениях «Звездный путь 3: В поисках Спока» (1984), «Звездный путь 4: Дорога домой» (1986), «Звездный путь 5: Последний рубеж» (1989) и «Звездный путь 6: Неоткрытая страна» (1991).

За это время Леонард также появился в мини-сериале «Марко Поло» (1982), сериале «The Sun Also Rises» (1984) и телевизионной картине «Никогда не забывай» (1991).

Также за это время, в 1987 году, Нимой удостоился персональной звезды на Голливудской «Аллее славы».

С 1994 по 1998 год Леонард был рассказчиком в телевизионном шоу «Ancient Mysteries».

В том же 1998 году он появился в двух телевизионных драмах «Дивный новый мир» и «Затерянный мир».

В 2002 году Леонард Нимой выпустил фото книгу «The Shekhina Project», которая вызвала критику за ряд снимков на еврейскую тематику. Также критике поддали его следующую фото сборку «The Full Body Project», в которой он играл с идеей физического размера и красотой.

В 2009 году Леонард Нимой вновь вернулся в роли мистера Спока в перезапуске франшизы «Звездный путь», главные роли в которой достались Крис Пайн, Закари Куинто и Зои Салдана.

В том же году ему досталась роль Уильяма Белла в сериале «Грань» (2009-2012), с которой он периодически появлялся на протяжении всех сезонов сериала. За эту роль он удостоился премии «Сатурн» как лучший приглашенный актер на ТВ.

В 2013 году Нимой в очередной раз исполнил роль Спока, появившись камео в фантастической картине «Стартрек: Возмездие».

В феврале 2014 года стало известно, что Леонард Нимой страдает от хронической обструктивной болезни легких.

В начале февраля 2015 года Леонард поступил в медицинский центр Калифорнийского университета из-за интенсивных болей в груди. Был выписан из лечебницы спустя две недели.

27 февраля 2015 года Леонард Нимой умер в своем доме в Лос-Анджелесе в возрасте 83 лет. Причиной смерти стало обострения болезни легких.