Родился 22 января 1954 г. в пос. Гродеково (ныне - пос. Пограничный, Приморский край) в семье Исаака и Фаины Ярмольник. Отец был военным, мать - лаборанткой. Леонид Ярмольник провел детство во Львове (Украинская ССР, ныне - Украина).
Окончив во Львове среднюю школу, Леонид Ярмольник поступил в Москве на актерский факультет Театрального училища им. Б. В. Щукина (ныне - Театральный институт им. Бориса Щукина при Государственном академическом театре им. Евгения Вахтангова). Окончил его в 1976 г., выпускник мастерской народного артиста РСФСР Юрия Катина-Ярцева.
Кинематографическая карьера
С середины 1970-х гг. Леонид Ярмольник снимается в кино. Дебютной для него стала роль Мити в фильме Инессы Селезневой "Ваши права?" (1974). В 1979 г. актер принял участие в телепередаче "Вокруг смеха", где представил юмористическую пантомиму "Цыпленок табака". Этот номер принес Леониду Ярмольнику известность. В том же году он исполнил роль Феофила в фильме Марка Захарова "Тот самый Мюнхгаузен". Среди других известных киноработ: Гречаев в многосерийном детективе "ТАСС уполномочен заявить…" по мотивам произведения Юлиана Семенова (1984, режиссер Владимир Фокин), Мартин в комедии "Человек с бульвара Капуцинов" (1987, Алла Сурикова), Гриша в фильме "Московские каникулы" (1985, Алла Сурикова), Алик в мелодраме "Перекресток" (1998, Дмитрий Астрахан), Георгий Фогельман в драме "Барак" (1999, Валерий Огородников), дон Румата в экранизации научно-фантастической повести Аркадия и Бориса Стругацких "Трудно быть богом" (2013, Алексей Герман). Последняя роль к настоящему времени - супруг Капитолины в мелодраме Аллы Суриковой "Любовь и сакс" (2018). В общей сложности актер снялся в 70 фильмах и сериалах. Принимал участие в продюсировании ряда кинокартин с собственным участием, а также фильмов Валерия Тодоровского "Мой сводный брат Франкенштейн" (2004), "Тиски" (2007) и "Стиляги" (2008).
Театральная карьера
В 1976-1984 гг. являлся актером Московского театра на Таганке. Был задействован в спектаклях: "Десять дней, которые потрясли мир" по книге Джона Рида, "Павшие и живые" на стихи поэтов военного и послевоенного поколений, "Час пик" по повести Ежи Ставинского и др.
В 2010 г. на сцене театра "Современник" исполнил одну из ролей в постановке "С наступающим!" по пьесе Родиона Овчинникова. В 2015 г. в театре "Русская песня" прошла премьера обновленной версии спектакля ("И снова с наступающим!") с его участием.
Работа на телевидении
В 1993-1997 гг. Леонид Ярмольник был ведущим развлекательной телепрограммы "L-клуб" (1-й канал Останкино, РТР), в 1997-1998 гг. - телешоу "Золотая лихорадка" (ОРТ), в 2000 г. - телеигры "Гараж" (РТР), в 2003-2006 гг. - русской версии телеигры "Форт Боярд" ("Россия").
В 1990-2010-х гг. регулярно участвовал в работе жюри игр Клуба веселых и находчивых (КВН).
В 2014-2016 гг. являлся членом жюри развлекательного телепроекта "Точь-в-точь" (Первый канал).
Член Союза кинематографистов и профессиональных кинематографических организаций и объединений России, Российской академии кинематографических искусств "Ника" и Национальной академии кинематографических искусств и наук России.
Общественная и политическая деятельность
В 2012 г. Леонид Ярмольник являлся доверенным лицом кандидата на пост президента РФ Михаила Прохорова. В том же году стал членом федерального гражданского комитета политической партии "Гражданская платформа".
14 сентября 2014 г. баллотировался в Мосгордуму VI созыва от столичного отделения "Гражданской платформы" (избирательный округ №43, районы Арбат, Пресненский, Хамовники). По итогам голосования избран не был. Занял второе место (27,43%), уступив Елене Шастиной (28,44%, "Единая Россия").
Председатель попечительского совета международного благотворительного фонда помощи животным "Дарящие надежду".
Удостоен Государственной премии РФ в области литературы и искусства за 2000 г. (за роль в фильме "Барак").
Лауреат кинопремии "Ника" в номинациях "Лучшая роль второго плана" (2000, "Барак") и "Лучшая мужская роль" (2015, "Трудно быть богом").
Леонид Ярмольник отказывался от званий заслуженного и народного артиста России. Комментируя этот факт, он упоминал умершего без звания Владимира Высоцкого, вместе с которым служил в Театре на Таганке. По словам Ярмольника, "у артиста должно быть имя, его должны отличать от других".
Женат. Супруга - театральный художник Оксана Ярмольник (урожденная Афанасьева, род. 1960). Дочь - Александра Ярмольник (род. 1983) - художник, занимается изготовлением кукол.