Родился в Каменском Екатеринославской губернии (ныне Днепродзержинск) в семье Ильи Яковлевича Брежнева (1874—1930) и Натальи Денисовны Мазаловой (1886—1975). Его отец и мать родились и до переезда в Каменское проживали в с. Брежнево (ныне Курского района Курской области). Брат — Брежнев Яков Ильич (1912—1993). Жена — Виктория Петровна Денисова, уроженка Курска. Метрики Леонида Ильича, хранившиеся в Днепропетровском областном архиве, были изъяты. В Днепродзержинске Леонид Брежнев жил в скромном двухэтажном, на четыре квартиры доме № 40 на проспекте Пелина. Сейчас его называют «Лёнин дом». И, по словам его бывших соседей, очень любил гонять голубей со стоявшей во дворе голубятни (сейчас на её месте гараж). Последний раз он посетил своё родовое гнездо в 1979 году, сфотографировавшись с его жильцами на память.
Окончил Курский землемерно-мелиоративный техникум (1923—1927) и Днепродзержинский металлургический институт (1935).
В 1915 году был принят в классическую гимназию, впоследствии трудовая школа, которую окончил в 1921 году. С 1921 года работал на Курском1923 году вступил в комсомол. После окончания в 1927 году техникума получил квалификацию землемера 3-го разряда и работал землеустроителем: несколько месяцев в одном из уездов Курской губернии, потом в Кохановском районе Оршанского округа БССР (ныне Толочинский район Витебской области). В 1928 году женился. В марте того же года был переброшен на Урал, где работал: землеустроителем, заведующим районным земельным отделом, заместителем председателя Бисерского райисполкома Свердловской области (1929—1930), заместителем начальника Уральского окружного земельного управления. В сентябре 1930 года уезжает и поступает в Московский институт машиностроения им. Калинина, а весной 1931 года переводится студентом на вечерний факультет Днепродзержинского металлургического института, и одновременно с учёбой работает кочегаром-слесарем на заводе. Член ВКП(б) с 24 октября 1931 года. В 1935—1936 годах служил в армии: курсант и политрук танковой роты в Забайкалье (посёлок Песчанка расположен в 15 км юго-восточнее города Чита). Окончил курсы моторизации и механизации Красной Армии, за что было присвоено первое офицерское звание — лейтенант. (После его смерти с 1982 г. Песчанский танковый учебный полк называется им. Л. И. Брежнева). В 1936—1937 годах директор металлургического техникума в Днепродзержинске. С 1937 года инженер на Днепровском металлургическом заводе имени Ф. Э. Дзержинского. С мая 1937 года заместитель председателя Днепродзержинского горисполкома. С 1937 на работе в партийных органах. маслобойном заводе. В
С 1938 года заведующий отделом Днепропетровского обкома компартии Украины, c 1939 года секретарь обкома.
С началом Великой Отечественной войны принимает участие в мобилизации населения в Красную Армию, занимается эвакуацией промышленности, затем на политических должностях в действующей армии: заместитель начальника политуправления Южного фронта. Будучи бригадным комиссаром, при упразднении института военных комиссаров в октябре 1942 года вместо ожидаемого генеральского звания был аттестован полковником
С июня 1945 года начальник политуправления 4-го Украинского фронта, затем — Политуправления Прикарпатского военного округа, участвовал в подавлении «бандеровщины».
Участник Парада Победы 24 июня 1945 года комиссаром сводного полка 4-го Украинского фронта.
С 30 августа 1946 года по ноябрь 1947 года первый секретарь Запорожского (назначен по рекомендации Н. С. Хрущёва), а затем Днепропетровского (до 1950 года) обкомов партии.
В 1950—52 годах первый секретарь ЦК Компартии Молдавии. На XIX съезде партии (1952) по рекомендации И. В. Сталина был избран секретарём ЦК и кандидатом в члены Президиума ЦК партии (в обеих должностях до 1953 года).
В 1953—1954 годах заместитель начальника Главного политического управления Советской Армии и Военно-морского флота. По данным Павла Судоплатова и генерала Москаленко, среди около 10 вооружённых генералов, вызванных в Кремль 26 июня 1953 года и не знавших о готовящемся аресте Л. П. Берия, был Л. И. Брежнев.
В 1954 году по предложению Н. С. Хрущёва переводится в Казахстан, где сначала работает вторым, а с 1955 года первым секретарём ЦК компартии республики. Секретарь ЦК КПСС в 1956—60 годах, в 1956—57 годах кандидат в члены Президиума ЦК КПСС и с 1957 года член Президиума (Политбюро) ЦК КПСС.
В 1960 году назначен председателем Президиума Верховного Совета СССР.
9 февраля 1961 года Председатель Президиума Верховного Совета СССР Леонид Ильич Брежнев на самолёте «Ил-18» отбыл из Москвы в Гвинейскую Республику с официальным визитом. Около 130 км на север от Алжира на высоте 8250 м внезапно появился истребитель с французскими опознавательными знаками и сделал три захода на опасно близкое расстояние от самолёта. Во время заходов истребитель дважды открывал стрельбу по советскому самолёту с последующим пересечением курса самолёта. Лётчику Бугаеву удалось вывести свой самолёт из зоны обстрела.
"Мне тоже не раз приходилось видеть Б. П. Бугаева за штурвалом современных крылатых машин, а однажды испытать на себе его находчивость, редкое самообладание и опыт пилота. Было это много лет назад. Летели мы с официальным визитом в Гвинею и Гану. Я тогда был Председателем Президиума Верховного Совета СССР. Полёт шёл по плану, небо было чистое, и вдруг наш воздушный корабль подвергся нападению военных самолётов-истребителей колонизаторов, которым явно был не по душе визит советской делегации в молодые страны Африки.
Мне хорошо было видно, как истребители заходили на цель, как сваливались сверху, готовились к атаке, начали обстрел… Странно чувствуешь себя в такой ситуации: похоже на войну, но всё по-другому. Потому что ничего от тебя не зависит и единственное, что ты в состоянии сделать,- это сидеть спокойно в кресле, смотреть в иллюминатор и не мешать пилотам выполнять свой долг. Всё тогда решали секунды. И именно в эти секунды опытный экипаж, которые возглавлял лётчик Борис Бугаев, сумел вывести гражданский самолёт из зоны обстрела. Эпизод этот привожу здесь в качестве своего рода иллюстрации того, что и в мирное время мы не ограждены от всевозможных провокаций." -Л. И. Брежнев. Космический октябрь. Главы из книги «Воспоминание»
В 1964 году участвует в организации смещения Н. С. Хрущёва, после чего возглавляет секретариат ЦК КПСС.
В книгах Брежнева, написанных под его руководством группой журналистов, ему в качестве секретаря ЦК приписывается руководство и координация космической программы СССР с самого её появления: так, утверждается, что он якобы в 1957 году лично давал указания Королёву, как ему вести работы над запуском второго спутника.
Л. И. Брежнев утверждает, что он лично выбирал место для космодрома Байконур в Казахстане, разрешив спор между сторонниками строительства космодрома в Казахстане и на обжитых местностях Северного Кавказа, и лично руководил работами по возведению стартовых комплексов. Он писал:" Специалисты хорошо понимали: быстрее, проще, дешевле было бы обосноваться на Чёрных землях. Здесь и железная дорога, и шоссе, и вода, и электроэнергия, весь район обжитой, да и климат не такой суровый, как в Казахстане. Так что у кавказского варианта было немало сторонников. Много пришлось мне в то время изучить документов, проектов, справок, обсудить всё это с учёными, хозяйственниками, инженерами, специалистами, которым в будущем предстояло запускать ракетную технику в космос. Постепенно обоснованное решение складывалось и у меня самого. Центральный Комитет партии выступил за первый вариант — казахстанский. … Жизнь подтвердила целесообразность и правильность такого решения: земли Северного Кавказа сохранены для сельского хозяйства, а Байконур преобразил ещё один район страны. Ракетный полигон требовалось ввести в строй быстро, сроки были жёсткие, а масштабы работ — огромные."
Формально в 1964 г. было провозглашено возвращение к «ленинским принципам коллективного руководства». Наряду с Брежневым, важную роль в руководстве играли А. Н. Шелепин, Н. В. Подгорный и А. Н. Косыгин.
Брежнев в ходе аппаратной борьбы сумел своевременно устранить Шелепина и Подгорного и расставить на ключевые посты лично преданных ему людей (Ю. В. Андропова, Н. А. Тихонова, Н. А. Щёлокова, К. У. Черненко, С. К. Цвигуна). Косыгин не был устранён, но проводимая им экономическая политика систематически торпедировалась Брежневым.
К началу 1970-х гг. партийный аппарат поверил в Брежнева, рассматривая его как своего ставленника и защитника системы. Партийная номенклатура. отвергала любые реформы, стремилась сохранить режим, обеспечивающий ей власть, стабильность и широкие привилегии. Именно в брежневский период партийный аппарат полностью подчинил себе государственный. Министерства и исполкомы стали простыми исполнителями решений партийных органов. Практически исчезли беспартийные руководители
22 января 1969 года во время торжественной встречи экипажей космических кораблей «Союз-4» и «Союз-5» на Л. И. Брежнева было совершено неудачное покушение. Младший лейтенант советской армии Виктор Ильин, переодетый в чужую милицейскую форму, проник к Боровицким воротам под видом охранника и открыл огонь из двух пистолетов по машине, в которой, как он предполагал, должен был ехать генеральный секретарь. На самом деле, в этой машине находились космонавты Леонов, Николаев, Терешкова и Береговой. Выстрелами был убит водитель Илья Жарков, несколько человек ранены, прежде чем мотоциклист сопровождения сбил стрелявшего с ног. Сам Брежнев ехал в другой машине (а по некоторым данным, даже другим маршрутом) и не пострадал.
Из интервью  Станислава Федоровича Винника, руководившего одним из подразделений 9-й службы КГБ УССР, газете "Бульвар Гордона":
— Брежнев — второй из Ильичей, на кого было совершено вооруженное покушение. И фамилия нападавшего подходящая — Ильин. Но Бог с ним, с этим эффектным совпадением. Как посторонний человек мог затесаться в охрану Кремля? Вам не кажется, что это еще одна загадка века?
— Это объясняют тем, что Ильин случайно вклинился в оцепление на стыке двух взводов и в каждом его приняли за человека из соседнего. Хотя, должен сказать, в охране существует специальная процедура перекрестного ознакомления, чтобы все знали друг друга в лицо. Кроме того, в кремлевскую охрану брали исключительно парней со славянскими чертами лица, а у Ильина была несколько цыганская внешность, за смуглость друзья дали ему кличку Копченый.
Еще удивительнее, что милицейский пост, через который Ильин проник в Кремль, буквально накануне упразднили. Более того, дело происходило 22 января, а на Ильине были плащ и фуражка, которые он якобы стащил у своего дяди-милиционера. Человек в плаще и фуражке, а не в шинели и ушанке должен был вызвать вопросы у кагэбистов, которыми всегда наводнен Кремль, но не вызвал.
Считается, что за Брежнева Ильин принял космонавта Берегового, который сидел рядом с шофером. Поэтому, мол, и стрелял в лобовое стекло. К счастью, ни Береговой, ни сидевшие на заднем сиденье космонавты Леонов, Николаев и Терешкова серьезно не пострадали, хотя осколки попали в лицо Береговому, а Николаев получил пулевое ранение спины. Погиб только водитель машины.
Из того покушения был сделан вывод: нельзя помещать в одно транспортное средство всех трех руководителей государства. С тех пор их возят отдельно.
— Был, помнится, еще один раненый.
— Да, одна из пуль рикошетом от машины угодила в мотоциклиста прикрытия из эскорта. Он-то и сбил Ильина с ног. Знаю, что впоследствии этому мотоциклисту дали место в гараже особой нормы — там содержатся автомобили, предназначенные для охраняемых лиц.
Продолжая перечень странностей, которые сопровождали это нападение, скажу, что Ильин целился именно во вторую, а не в первую и не в третью машину. Возможно, заранее знал, что во второй обычно возят генсека. Только в тот раз Брежнев уступил свой автомобиль космонавтам, а сам поехал в бронированном лимузине в конце кортежа.
А не странно ли, что младший лейтенант Виктор Ильин, который до армии учился не на стрелка, а на топографа и служил, как официально сообщали, в геодезическом отряде, в момент покушения стрелял с двух рук и всего за шесть секунд выпустил из двух пистолетов 16 пуль?
— Помните анекдот? Буденный, узнав о неудачном покушении на Брежнева, с досадой сказал: «Я всегда говорил: лучше шашкой, шашкой».
— На эту тему было много анекдотов. К примеру, на допросе следователь говорит Ильину: «Ну, и чего ты добился? Стрелять надо было лучше, а так только себя погубил». Ильин отвечает: «Как же, попадешь тут, когда каждый вырывает пистолет из рук: «Дай лучше я!», «Дай лучше я!».
Но вот не анекдот: после отсидки в психбольнице Ильину дали однокомнатную квартиру и выплатили жалованье за все 20 лет «лечения». Даже если во время перестройки кто-то пытался представить его как жертву брежневского режима, то и тогда с трудом верится в удивительную щедрость государства по отношению к террористу и убийце."
Первое предновогоднее телевизионное обращение от имени руководства в СССР к советскому народу впервые сделал Генеральный секретарь ЦК КПСС Леонид Брежнев 31 декабря 1970 года. На следующий год с поздравлениями выступал председатель Президиума Верховного Совета Николай Подгорный, ещё через год председатель Совета министров СССР Алексей Косыгин. Ежегодное предновогоднее обращение руководства страны к её гражданам стало традицией.
Встречается утверждение, что в ноябре 1972 года Брежнев перенёс инсульт с тяжёлыми последствиями. Однако, лечивший Брежнева академик Чазов опровергает это: «В жизни он [Брежнев] лишь один раз, будучи первым секретарём ЦК компартии Молдавии, перенёс инфаркт миокарда. В 1957 году были небольшие изменения в сердце, но они носили лишь очаговый характер. С тех пор у него не было ни инфаркта, ни инсультов.»
Перед посещением в 1973 году принцем Филиппом СССР, Форин-офис предоставило ему краткие характеристики лиц, с которыми ему предстояло встретиться. Леонид Брежнев там был описан как «волевой человек, излучающий уверенность и компетентность, не обладающий при этом блестящим интеллектом. Несмотря на цветущий вид, перенес несколько сердечных приступов. Любит охоту, футбол и вождение; по-английски не говорит» .
В семидесятые годы на международной арене произошло частичное примирение двух систем. Так Брежневым были подписаны Хельсинкские соглашения (1 августа 1975) и развился «дух разрядки». С политической стороны это было необходимо для сдерживания германского реваншизма и закрепления политических и территориальных итогов Второй мировой войны ФРГ, до этого не признавала Потсдамские соглашения, изменившие границы Польши и Германии, и не признавала наличие ГДР. ФРГ фактически даже не признавала аннексию Калининграда и Клайпеды СССР. Одновременно капиталистические страны перешли от идеологии «сдерживания коммунизма», предложенной Гарри Трумэном, к идее «конвергенции двух систем» и «мирного сосуществования».
В 1978 году награждён орденом «Победа», который вручался только в военное время за выдающиеся заслуги в командовании фронтом при победах, обеспечивших коренной перелом в стратегической обстановке (награждение было отменено указом М. С. Горбачёва в 1989 году).
Группе известных советских журналистов было поручено написать воспоминания Брежнева («Малая земля», «Возрождение», «Целина»), призванные укрепить его политический авторитет. Благодаря миллионным тиражам, гонорар Брежнева составил 179 241 рубль. Включив мемуары генсека в школьные и вузовские программы и сделав их обязательными для «положительного» обсуждения во всех трудовых коллективах, партийные идеологи добились прямо противоположного результата — Л. И. Брежнев стал героем многочисленных анекдотов ещё при своей жизни.
В начале 1976 г. он перенёс клиническую смерть. После этого он так и не смог физически восстановиться, и его тяжёлое состояние и неспособность управлять страной с каждым годом становились всё очевиднее. "…дядя мой звонил ежедневно Дмитрию Устинову и, употребляя общепринятый фольклорный диалект, спрашивал: «Когда эта блядская война кончится? (война в Афганистане)». Злясь и краснея, генеральный секретарь кричал в трубку: «Дима, ты же мне обещал, что это ненадолго. Там же наши дети погибают!» - Любовь Брежнева, племянница Л. И. Брежнева.
Брежнев страдал астенией (нервно-психической слабостью) и атеросклерозом мозговых сосудов. Работать он мог лишь час-два в сутки, после чего спал, смотрел телевизор и т. д. У него появилась наркотическая зависимость от снотворного — нембутала
В 1981 году, накануне 50-летия пребывания Леонида Ильича в партии, только для него одного был выпущен отлитый из золота значок «50 лет пребывания в КПСС» (для других ветеранов КПСС этот знак изготавливался из серебра с золочением).
23 марта 1982 года Брежнев находился в Узбекистане. В этот день была запланирована поездка на завод, производивший космические корабли "Буран". Но утром решили, что Брежнев туда не поедет и охрану на заводе сняли. Но потом Брежнев сказал: "Время до обеда есть. Мы обещали посетить завод. Люди готовились к встрече, ждут нас. Нехорошо..." Первый секретарь ЦК компартии Узбекистана Рашидов немедленно согласился: "Конечно, Леонид Ильич".
Московская группа из 9-го управления КГБ успела приехать на митинг, местные спецслужбы задержались. Когда Брежнев появился в огромном сборочном цехе предприятия, там было море людей. Чтобы увидеть Брежнева рабочие карабкались по лесам вокруг строящихся самолетов. Малочисленная охрана не смогла сдержать толпу. Люди хлынули на специально сооруженный для встречи деревянный помост. Его конструкции не выдержали и рухнули. Никто не погиб, но пострадали и Брежнев, и Рашидов, и охранники. Встречу с рабочими отменили. В больницу Брежнев ехать не захотел. Его отвезли в резиденцию, уложили, сделали рентгеновское обследование и обнаружили, что сломана правая ключица.
Брежнев сразу попросил соединить его с председателем КГБ Юрием Андроповым и сказал тому: "Юра, тут со мной на заводе несчастье случилось. Только я тебя прошу, ты там никому голову не руби. Не наказывай. Виноват я сам. Поехал без предупреждения, хотя меня отговаривали".
После этого случая здоровье Брежнева было окончательно подорвано. 7 ноября 1982 года состоялось последнее публичное появление Брежнева. Стоя на трибуне Мавзолея Ленина, он в течение нескольких часов принимал военный Парад на Красной площади; однако его тяжёлое физическое состояние бросалось в глаза даже на официальной съёмке.
Брежнев любил отдохнуть, не скрывал этого и знал в этом толк. Любил автомобили. У него была великолепная «коллекция», насчитывавшая несколько уникальных экземпляров. Их дарили ему как главе государства, и он должен был сдавать их в Гохран, чего он, правда, не делал. Впрочем, после его смерти вся коллекция была реквизирована.
Один из экспонатов, Mercedes Benz-600 1966 года выпуска, в отличном состоянии, пробег чуть больше 92 000 км, мотор V8, литраж 6289 куб. см, цвет черный металлик, салон серой кожи, оснащен радиолой Becker Grand Prix, баром с холодильником, раздвижной крышей – ушел в январе 2008 года с таможенного онлайн-аукциона, организованного финансовым управлением германского города Потсдама за 103 600 евро (стартовая цена была вдвое меньше).
Сам Брежнев был заядлым водителем: едва выехав из Москвы, в начале Рублевского шоссе менялся с шофером местами и до загородной резиденции вел машину сам, отчаянно при этом лихача. Однажды отвлекся от дороги, и шофер едва успел вывернуть руль за несколько метров до «встречи» с придорожным столбом. После некоторой паузы Леонид Ильич молвил в свое оправдание: «Я задумался».
Был страстным болельщиком хоккейного ЦСКА, не пропускал ни одной трансляции. Как-то вынужден был пойти в театр: вообще-то охоч до него не был, но тут давали к ленинскому юбилею премьеру «Так победим» во МХАТе, не пойти было нельзя. Как на грех, спектакль совпал с важной игрой ЦСКА. Решение нашли соломоново: в правительственной ложе поставили телевизор, и Брежнев одним глазом смотрел на сцену, другим на экран.
До наступления одолевших его болезней он и сам был достаточно спортивен – по утрам плавал в бассейне, делал зарядку. С него вообще начинается новая глава в истории отношений советских политиков с модой. Вспомним, как чудовищно выглядели советские деятели, когда они впервые стали выезжать на Запад с визитами после смерти Сталина – какие-то персонажи комиксов или пришельцы с другой планеты: бесформенные, без намека на «стрелку» штаны, которые язык не поворачивался назвать брюками, пиджаки до колена, галстуки длиной либо до проймы брюк, либо, наоборот, короче детского слюнявчика…
Леонид Ильич первым из советских лидеров примерил солнцезащитные очки. И выглядел в них на некоторых фотографиях, как настоящий мачо. Костюмы благодаря стараниям легендарного модельера из Общесоюзного Дома моделей на Кузнецком мосту Александра Игманда, обшивавшего Брежнева, сидели на его фигуре безупречно. Мало кто знает, что Брежнева считали в ту пору одним из самых элегантных мировых политиков – за эти самые безупречно сидевшие на нем костюмы. Конечно,  Леонид Ильич был консервативен, за мировыми тенденциями не гнался и привычкам не изменял. На пиджаках у него должно было быть обязательно три или четыре пуговицы. И сколько бы модельер ни предлагал пошить Брежневу пиджак на двух пуговицах, как было модно тогда во всем мире, генсек ни в какую не соглашался. Рубашки, которые специально для Брежнева шили на фабрике «Большевичка», он тоже предпочитал определенного оттенка – голубого. Галстуки Леонид Ильич носил импортные. Но только, чтобы не давить на шею, они не завязывались, а застегивались на крючок.
Брежнев был примечателен и тем, что любил жизнь, а не только власть, как его предшественники, имел множество увлечений, хобби и слабостей. Вот эта человеческая слабина в нем и привлекает. В молодости писал стихи. Вот такими, например, строками 20-летний Леонид Брежнев разразился в 1927 году:

Это было в Лозанне, где цветут гелиотропы,
сказочно дивные снятся где сны,
в центре культурно-кичливой Европы,
в центре красивой, как сказка, страны.
В зале огромном стиля «Ампиро»
у входа, где плещет струистый фонтан,
собрались вопросы решать всего мира
представители буржуазных
культурнейших стран…
Леонид Ильич Брежнев скончался 10 ноября 1982 года на государственной даче «Заречье-6». Тело было обнаружено ещё тёплым охраной в 9 часов утра. Первым на место смерти из политических деятелей явился Ю. В. Андропов. Похоронен на Красной площади в Москве у Кремлёвской стены.
Брежнев был женат на Виктории Петровне Брежневой (1907—1995) с 11 декабря 1927 до своей смерти. У них было двое детей — Галина (1929—1998) и Юрий (1933).
Брат Яков, сестра Вера.