Леонид Сергеевич Соболев родился в Иркутске в небогатой дворянской семье. В 1910 — 1918 годах учился в Петроградском кадетском корпусе, морском училище. В 1918 — 1931 годах служил в Красном Флоте. С 1931 года — оргсекретарь Ленинградско-Балтийского отделения ЛОКАФ и секретарь журнала «Залп». Участвовал в советско-финляндской войне 1939—1940 годов. В годы Великой Отечественной войны работал корреспондентом газеты «Правда», Совинформбюро и Главного политического управления Военно-Морского Флота.

В 1957 — 1970 годах — председатель правления Союза писателей РСФСР. Неизлечимо болея раком желудка, застрелился 17 февраля 1971 года. Во время Великой Отечественной войны передал присуждённую ему Сталинскую премию в Фонд обороны. Впервые выступил в печати в 1926 году с очерком «Ленин в Ревеле». Впоследствии главное место в творчестве Леонида Соболева заняла морская тематика, которой посвящены рассказы 1930-х годов, роман «Капитальный ремонт» (1932 год, новые главы добавлены в 1962 году), сборник фронтовых очерков и рассказов «Морская душа» (1942 год), повесть «Зелёный луч» (1954 год). Им были написаны литературно-критические и публицистические книги «На главном курсе» (1969 год), «Ветер времени» (1970 год) и другие, киносценарии. В 1935 году совершил поездку в Среднюю Азию и Казахстан. Он внёс вклад в перевод с казахского на русский язык эпопеи «Путь Абая» М. О. Ауэзова, вместе с которым в 1941 году он написал трагедию «Абай». Автор труда «Эпос и фольклор казахского народа», статей об Абае, Джамбуле и других казахских писателях. Награжден орденами и медалями.