Член-корреспондент РАН (1991), доктор технических наук (1978), профессор (1979). Геолог. Специалист в области обогащения полезных ископаемых.

Окончил металлургический факультет Иркутского горно-металлургического института (1955). Работал и преподавал в Иркутском горно-металлургическом институте (с 1960 г. Иркутский политехнический институт, ныне Иркутский государственный технический университет): старший лаборант, ассистент (1956-1961), доцент (1961-1976), зам. декана (1961-1964), декан (1968-1978) металлургического факультета, зав. кафедрой обогащения полезных ископаемых (1976-1999), ректор (1978-1999). Член Сибирского отделения с 1991 г.

С. Б. Леонов — основатель научного направления, связанного с развитием теоретических основ направленного синтеза флотореагентов и использованием новых эффективных технологий и техники флотационных методов обогащения полезных ископаемых.

Награжден государственными орденами и медалями.

В память о С.Б. Леонове открыт музей, его именем названа кафедра «Обогащение полезных ископаемых и инженерной экологии» в Иркутском государственном техническом университете.