1975, Madrid

Hija de británica y de un español gaditano, su primer deseo profesional era ser bailarina y a los ocho años comenzó sus estudios de ballet, sin embargo, su sueño se vería truncado por una lesión en la rodilla. Decidida ya a ser actriz, dio sus primeros pinitos en teatro amateur hasta que en 1993 debutó en la gran pantalla con Jardines colgantes de Pablo Llorca.

Posteriormente, se traslada a Londres para estudiar en el Actor’s Center beneficiándose de su lengua materna, el inglés. Tras intervenir en varias series televisivas, finalmente se afianza en el sector cinematográfico tras ser candidata al Goya a «Actriz Protagonista» por La hora de los valientes, de Antonio Mercero. No obstante, ha realizado incursiones televisivas en series como Raquel busca su sitio, de Televisión Española y en la compartiría protagonismo con Cayetana Guillén Cuervo. A continuación llegarían películas como Son de mar, de Bigas Luna o A mi madre le gustan las mujeres, de Daniela Fejerman e Inés París —y con cuyo papel volvería a repetir nominación al Goya y se hizo con el Fotográma de Plata—. Por este mismo papel ganó el Fotogramas de Plata a la Mejor Actriz.

En 2002 llegaría a su carrera Pedro Almodóvar y Hable con ella, película que le dio una gran notoriedad y en la que interpretaba a una bailarina en estado de coma. En 2003 intervino en Mi vida sin mí, de Isabel Coixet y En la ciudad, de Cesc Gay, además de la comedia francesa Mauvais esprit, de Patrick Alessandrin. Después ha protagonizado Inconscientes, de Joaquín Oristrell, Crónicas, un co-producción entre México y Ecuador dirigida por Sebastián Cordero, Malas temporadas, de Manuel Martínez Cuenca, y Tirante el blanco, de Vicente Aranda. También ha participado en Salvador, de Manuel Huerga, y Teresa, el cuerpo de Cristo, de Ray Loriga.

Otros de sus trabajos son Belle du Seigneur, de Glenio Bonder, Los crímenes de Oxford, de Álex de la Iglesia, y Lezione 21, de Alessandro Baricco. Entre 2008 y 2012, rueda, Lope, de Andrucha Waddinton, Lo mejor de Eva, dirigida por Mariano Barroso, e If I Were You, de Joan Carr-Wiggin. En 2013 vuelve a rodar con Cesc Gay Una pistola en cada mano. Entre 2014 y 2015 participa en Amor en su punto, de Dominic Harari y Teresa Pelegri, y Another Me, de nuevo con Isabel Coixet.

En televisión protagoniza en 2016 la serie de Antena 3, Pulsaciones, con Pablo Derqui y rueda la película Muse de Jaume Balagueró. En 2018 se une a la serie de Telecinco, Vivir sin permiso protagonizada por José Coronado y Álex González. En 2019 rueda la serie de Movistar + Nasdrovia y la serie de Prime Video La templanza. En 2023 estrena la serie No me gusta conducir, disponible en HBO y Movistar, y próximamente The Mallorca Files estrenará su tercera temporada próximamente en BCC One. Su proyecto más reciente para televisión es la serie En Fin para Prime Video.

Sus trabajos más recientes para la gran pantalla han sido las películas No mires a los ojos de Félix Viscarret y Chinas de Arantxa Echevarria, que recientemente ha sido estrenada en cines.  Su próximo proyecto es el largometraje de Jimina Sabadú Anatema, que Leonor protagonizará junto a Pablo Derqui.

Paralelamente a su carrera cinematográfica, Leonor Watling ha triunfado como cantante y letrista del grupo Marlango.