Prinses Leonor is geboren op 31 oktober 2005 in Madrid als dochter van koning Felipe en koningin Letizia. Zij heeft een jongere zus, Sofía (2007).

Leonor is gedoopt op 14 januari 2006. Haar peetouders zijn koning Juan Carlos en koningin Sofia van Spanje.

Prinses Leonor ging vanaf eind augustus 2021 naar het United World College of the Atlantic in Wales en behaalde hier in 2023 haar Internationaal Baccalaureaat. In de zomer van 2023 is de prinses begonnen aan de militaire academie in Zaragoza. Leonor krijgt trainingen bij de landmacht, luchtmacht en de marine. 

Ze is eerste in de lijn van troonopvolging.