Đức Lêô sinh tại Rôma khoảng năm 750, được bầu làm Giáo hoàng ngày 27-12-795. Khi đắc cử, hai người cháu của đức Adrianô cũng muốn tranh ngôi Giáo hoàng nên cả hai đã chống lại, bắt giam tù ngài, nhưng quần chúng đã giải cứu. Bị đe dọa, ngài tới Pháp xin vua Charlemagne giúp đỡ, can thiệp. Ngài trở lại Rôma, được đón tiếp long trọng và lên ngôi Giáo hoàng vào năm 800.
Đêm Giáng Sinh năm ấy, một biến cố lịch sử đáng ghi nhớ đã ảnh hưởng rất nhiều đến đời sống chính trị và xã hội: ngài tấn phong Charlemagne làm hoàng đế tại Vương Cung Thánh Đường Thánh Phêrô và tuyên bố những lời thời danh như sau: “Gửi tới Charles, rất đạo đức và uy dũng, đã được Chúa đăng quang, vị hoàng đế cao sang, hiếu hòa, sống thọ và vinh thắng”. Đế quốc “thánh” Rôma hình thành, tiếp nối đế quốc Rôma xưa kia của Tây Phương, đặt trụ sở tại Aquisgrana. Hoàng đế từ nay bảo vệ toàn vẹn quyền lợi của Đức Giáo hoàng và của Giáo hội, có quyền phê chuẩn việc bầu cử Giáo hoàng. Đức Giáo hoàng tặng ban cho nước Pháp danh xưng “Trưởng nữ của Giáo hội”. Hành động như vậy là dứt khoát đoạn tuyệt với Constantinôpôli vốn cho mình có quyền tấn công Rôma trên bình diện chính trị và giáo thuyết.
Trên thực tế, Constantinôpôli bị loại khỏi nền chính trị của Tây Phương. Giáo hội Rôma phải lựa chọn: thiết lập một đế quốc Châu Âu mới, bảo đảm nền an ninh riêng, nhưng sẽ có một thù địch mới là Đông Phương. Âu Châu có một chế độ hành chánh mới: lãnh thổ của Bá tước, lãnh thổ của Hầu tước được quản trị và kiểm soát của những người đặc phái của Thiên Chúa. (missi domonici), họ sẽ phúc trình trực tiếp cho hoàng đế, cách chung, họ là các Giám mục. Vua Charlemagne đã dâng cúng nhiều cho hàng giáo sĩ và thiết lập nhiều trường trong các Đan viện. Ông thiết lập đại học nổi tiếng Palatina, đầu não của đại họcParis.
Ngài qua đời ngày 12-6-816, được an táng trong Vương Cung Thánh Đường Thánh Phêrô và được đức Clêmentê X phong thánh năm 1673.
