Иван Антонович Леонов родился 1 февраля 1923 г. в деревне Моговкаой Брянская губерниив крестьянской семье. Русский
Отец — Антон Федорович (1897—1982).
Мать — Пелагея Мироновна (1899—1936).
В 1938 году окончил 7 классов Молодовской неполной средней школы; в 1940 году — железнодорожное ФЗУ и аэроклуб Осоавиахима в Брянске, после чего работал в железнодорожном депо Брянск-1, затем на заводе "Красный Профинтерн" (Бежица, Брянская область).
C апреля 1941 года — в Красной Армии; в июле 1941 года окончил ускоренный курс Армавирской школы пилотов истребительной авиации, затем служил в 56-м истребительном авиационном полку (Забайкальский фронт, Монголия). В 1943 году окончил школу пилотов в Армавире, где освоил самолёт-истребитель Ла-5.
С 1943 года — в боях Великой Отечественной войны, лётчик-истребитель 192-го истребительного авиаполка. На Курской дуге открыл свой боевой счёт, сбив вражеский бомбардировщик Ю-88. К середине июля 1943 года на счету И. А. Леонова было 50 боевых вылетов, 5 сбитых самолётов противника.
15 июля 1943 года, при выполнении воздушной разведки и фотосъёмки расположения войск противника, в районе железной дороги на участке Орёл—Поныри самолёт лейтенанта И. А. Леонова был сбит. Пилот получил тяжёлое ранение левого плечевого суставa, повлекшее ампутацию верхней конечности. В порядке исключения командующим 1-й воздушной армией М. М. Громовым был оставлен на лётной работе. С протезом пилотировал По-2 в 33-й эскадрилье связи 1-й Воздушной армии, совершил более 60 боевых вылетов. В конце 1944 года в полёте был ранен в ногу, после выздоровления служил в штабе 900-го Оршанского истребительного авиационного полка. В апреле 1946 года уволен в отставку в звании старшего лейтенанта.
В 1950—1966 гг. жил в Бежицах, работал в "Трудовых резервах". В 1959 году окончил Минский педагогический институт. В 1966—1980 гг. преподавал правила дорожного движения и устройство автомобиля в ДОСААФ, затем возглавлял областной автоклуб. Преподавал в школе ДОСААФ в Щёкино, в последние годы — в Тульском автотранспортном техникуме.
Жил в Туле
Летом 1999 года на авиационном празднике, посвященном 10-летию Тульского вертолётного полка, И. А. Леонов вновь поднялся в небо на спортивном самолете "Як-52" в качестве второго пилота.
Умер 21 июня 2018
Первая жена — Нина Васильевна (1925—2004). Анна (род. 1947), Нина (род. 1966). Воспитали ещё пять приёмных детей, родители которых погибли на войне.
Вторая жена — Нина Николаевна.
Указом Президента РФ от 16 февраля 1995 года № 147 за мужество и героизм, проявленные в борьбе с немецко-фашистскими захватчиками в Великой Отечественной войне 1941—1945 годов, старшему лейтенанту в отставке Леонову Ивану Антоновичу присвоено звание Героя Российской Федерации.
Единственный в мире боевой лётчик, воевавший в небе с ампутированной рукой (занесен в Книгу рекордов Гиннесса). 15 июля 1943 года в воздушном бою он получил тяжёлое ранение, в результате чего летчику была ампутирована левая рука. Впоследствии, летал с протезом собственной конструкции вместо руки.
Член Союза писателей России, пишет воспоминания, повести, рассказы, стихи (сборник ).
Сочинения:
Поэмы и стихи, 1999
Назван человеком из легенды. — 4-е изд., перераб. и доп. — Тула: Левша, 2006
Государственные награды:
медаль "Золотая Звезда" Героя России (16.2.1995; № 117).
три ордена Красного Знамени (26.4.1944, 21.7.1944, …)
орден Отечественной войны 1-й степени (6.4.1985)
медаль "За отвагу"
медаль "За оборону Москвы"
медаль "За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг."
медаль "За взятие Кенигсберга"
медаль "За ратную доблесть"
медаль "Ветеран труда"
юбилейные медали
Почётный гражданин Шаблыкинского района Орловской области
Почётное звание "Почетный гражданин города-героя Тулы" (29 января 2003 года) — за выдающиеся боевые заслуги в Великой Отечественной войне и большую общественную работу[5]
Звание "Почетный гражданин города Брянска (30 сентября 2015 года)[6]
Почётный член РОСТО
почётный титул "Настоящий человек" (решение Регионального Фонда имени А. П. Маресьева, 14 февраля 2007).
Об уникальной судьбе И. А. Леонова написано много статей, снято 3 документальных фильма, с его участием созданы телевизионные программ
Память:
улиц Леонова Орёл (при жизни)
переулок Леонова, Пекин (Китай) (при жизни)
улица в одном из посёлков Шаблыкинского района (при жизни)
школа № 70 в городе Тула (при жизни)
На здании железнодорожного лицея № 2 города Брянска установлена мемориальная доска. (при жизни)