Leonid Cadeniuc s-a născut pe 28 ianuarie 1951 în satul moldovenesc Clișcăuți, din regiunea Cernăuți într-o familie de pedagogi rurali.

În anul 1967 a absolvit școala medie din Cernăuți, cu medalie de argint. A absolvit Școala Militară Superioară de Aviație din or. Cernigov, și-a satisfăcut serviciul militar în rîndul unităților de aviație a Forțelor Aeriene ale URSS. În anul 1976 a fost inclus în Detașamentul cosmonauților sovietici (1976 Grupul FAS 6). A trecut cursul deplin de instruire pentru pilotarea navelor spațiale Soiuz și stațiile orbitale de tip"Saliut". În anul 1977, fără a înceta lucrul la Centrul de Formare al Cosmonauților a absolvit Școala Piloților Experimentatori de la Institutul de Cercetare și Testare "V. Cikalov" ale Forțelor Aeriene ale URSS. În 1976 a fost selectat în grupul de astronauți al Sistemul Cosmic "Buran". Un an mai tîrziu a primit diploma de pilot de încercare. În anul 1983 a fost exmatriculat din Detașamentul de cosmonaut pentru "nivel moral scăzut" (divorțul de soția sa).

În anii 1984-1988 a lucrat la Institutul de Cercetare și Testare "V. Cikalov" FAS al URSS. El are în palmaresul său circa 2.400 de ore de zbor. A participat la testările a 54 de tipuri și modificări ale aeronavelor, inclusiv, a avionului aerocosmic MiG-31 EPOS. În calitate de instructor de zbor a instruit 15 piloți. Din anul 1988 face parte din nou din Detașamentul cosmonauților sovietici. S-a pregătit de zborurile pe navele spațiale de tip "Buran". În anul 1989 absolvește Institutul de Aviație de la Moscova.

În anul 1990 fost pregătit ca comandant al echipajului ucrainean pentru zborul spre stația "Mir". După anularea acestui zbor, a trecut pregătirea pentru zborul în spațiu, care prevedea andocarea navei spațiale fără pilot "Buran" și a Stației Orbitale "Mir". După ce a fost anulat și acest zbor, precum și după închiderea programului "Buran" a fost instruit pentru zboruri pe Stația Spațială Mir în calitate de comandant al navei spațiale Soiuz TM.

Reamintindu-și de timpul petrecut în detașamentul cosmonauților sovietici, el povestea că a fost antrenat pentru a deveni comandant al navei "Soiuz TM" și al navetei spațiale "Buran". "Am studiat nava cosmică, zecile sale sisteme de bord, stația orbitală", și-a reamintit Cadeniuc. "Eram 9 oameni, învățam mai multe științe: și medicină, și biologie, și astronomie, și astrofizică, și geologie, și ecologie etc. Cu cît mai multe și cu cît mai diferite cunoștințe are omul, care zboară în spațiu, cu atît mai mult folos aduce acesta acolo - este convins Leonid. - Am trecut printr-o pregătire inginerească din cele mai puternice, în calitate de oameni de știință și de piloți de încercare".

După prăbușirea URSS a rămas în Rusia, activînd în rîndul Forțelor Aeriene ale Rusiei. În anul 1995 s-a retras din rîndul Forțelor Armate Rusești și a solicitat cetățenie ucraineană. S-a mutat în Ucraina și a început să lucreze în calitate de cercetător de gradul III la Institutul de Botanică "N. Holodnîi" a Academiei Naționale de Științe a Ucrainei. În anul 1996 el a fost inclus în grupul de cosmonauți ucraineni care urmau să fie instruiți pentru zborurile pe navetele spațiale "Shuttle". În iulie 1996 sosește în Statele Unite ale Americii pentru pregătirile de zborul spațial. În perioada 19 noiembrie - 5 decembrie 1997 a efectuat un zbor în spațiu, în calitate de pilot de încercare pe naveta spațială Columbia (STS-87). În timpul zborului s-a ocupat de efectuarea experimentelor de polenizare artificială a soia și rapiței în scopul obținerii semințelor în condiții de imponderabilitate.

Zborul a durat 15 zile 16 ore 35 minute și 1 secundă. Mai tîrziu, această navă spațială a fost folosită pentru filmarea peliculei "Armageddon"-ul. După finisarea zborul s-a întors în Patrie și lucrează la Agenția Națională Spațială a Ucrainei.

Primul cosmonaut al Ucrainei a povestit într-un interviu că continuă să mențină legăturile cu colegii săi ruși și americani. "Foștii cosmonauți sovietici și cea mai mare parte a acelor actuali din Rusia sînt prietenii mei, cu care ne-am antrenat împreună pentru zborurile în spațiu. Printre astronauții americani, de asemenea, majoritatea nu sînt doar cunoștințe, ci prieteni", a povestit el.

Din data de 14 februarie 2006, Leonid Cadeniuc este membru al Comisiei pentru Activităţi Spaţiale. Din ianuarie 2011 este un consilier al prim-ministrului Ucrainei pentru Aviație și Astronautică. El are trei fii din două căsătorii. Deține titlul de Erou al Ucrainei, împreună cu care i-a fost decernat Ordinul "Steaua de Aur" la 3 decembrie 1999. El continuă să se numere printre membrii grupului de astronauți NASA.

Deține titlul de cetățean de onoare al orașului Cernăuți. De asemenea, Leonid Cadeniuc deține astfel de premii, precum: "Pentru merite deosebite" de gradul III (12 aprilie 2011) pentru contribuția sa la crearea și punerea în aplicare a sistemelor și tehnologiilor spațiale; Ordinul "Pentru curaj" de gradul I (19 ianuarie 1998), pentru curajul și eroismul manifestat în timpul efectuării cercetărilor la bordul navetei spațiale "Columbia", Armă de foc nominală (25 ianuarie 2001) pentru realizări în asigurarea capacității de apărare a Ucrainei.