Leonardo Vieira se casou com Leandro Fonseca no dia 4 de julho de 2018 após oito anos de relacionamento. Após a união, eles se mudaram para Portugal.
No seu aniversário de 55 anos, o galã ganhou uma declaração de amor do marido: ''“Hoje o dia é todinho dele. Presentão que a vida me deu. Divertido, companheiro, parceiro, que tanto quero bem e desejo tudo de mais perfeito”, escreveu.
Em 2017, o ator assumiu sua homossexualidade por meio de uma carta, após ser fotografado beijando outro homem em uma festa no Rio de Janeiro. ''Eu tive que falar sobre o assunto, não decidi, decidiram por mim. Foi o famoso arrancado do armário. Um paparazzo me fotografou em uma festa dando um beijo em um rapaz que, na época, nem era o Leandro, a gente tinha brigado, estava separado. Fui curtir um dia e um paparazzo me pegou'', afirmou.