Советский и российский актёр театра и кино, режиссёр, поэт, писатель, сценарист, телеведущий. Народный артист РФ.
Родился в городе Казани. Свои первые стихи он написал, будучи старшеклассником. Сценические выступления мало привлекали Леонида Филатова. Он мечтал быть режиссером и в 1965 году отправился в Москву поступать во Всероссийский государственный институт культуры. Потерпев неудачу в попытке стать режиссером, он по совету своего одноклассника начал сдавать экзамены на актерский факультет Щукинского училища и был принят.
В 1969 году закончил театральное училище имени Б. Щукина (курс курс Леонида Шихматова и Веры Львовой) и был приглашен в труппу Московского театра на Таганке. Сыграл в спектаклях театра: «Что делать?», «Дом на набережной», «Вишневый сад», «Пугачев», «Пристегните ремни», «Мастер и Маргарита», «Товарищ, верь», «Антимиры», «Жизнь Галилея», «Гамлет», «Павшие и живые».
В 1985 году после назначения Анатолия Эфроса главным режиссером Театра на Таганке перешел в театр «Современник», где работал до 1987 года, затем вернулся в Театр на Таганке.
В 1993 году вместе с Николаем Губенко, Ниной Шацкой и другими актерами создал творческое объединение «Содружество актеров Таганки».
Написал пьесы: «Пестрые люди», «Часы с кукушкой», «Художник из Шервудского леса», «Любовь к трем апельсинам», «Лисистрата», «Возмутитель спокойствия» и др.
Сочинил песни к спектаклям «Театр Клары Газуль», «Мартин Иден», «Когда-то в Калифорнии», «Геркулес и Авгиевы конюшни».
В 1996 году выпустил диск «Оранжевый кот» с песнями Владимира Качана на свои стихи.
В 1970 году Леонид Филатов дебютировал в фильме «Город первой любви», после чего появился в лентах «Экипаж», «Женщины шутят всерьёз», «Чичерин», «Забытая мелодия для флейты» и других.
В 1990 году он представил собственную картину «Сукины дети».
В 1989 году Леонид Филатов стал секретарем Союза кинематографистов СССР.
В 1993 году начал вести на телевидении авторскую программу «Чтобы помнили…», в которой рассказывал о жизненном пути и творчестве ушедших артистов театра и кино.
Был дважды женат. Его первой супругой была актриса Лидия Савченко, они прожили вместе почти тринадцать лет. В 1982 году оформил брак с актрисой Ниной Шацкой.
В 1995 году начались проблемы со здоровьем: было установлено, что повышенное давление вызывает болезнь почек. В НИИ трансплантологии поставили диагноз – «почечная недостаточность», но спасти почки не удалось. Перенес успешную операцию по пересадке почки в 1997 году. В октябре 2003 года началось воспаление легких. В тяжелом состоянии попал в реанимацию ЦКБ. Спасти актера не удалось, и через десять дней он умер. Похоронен на Ваганьковском кладбище Москвы.