Va néixer el6 de setembre de1906 a la ciutat deParís, una setmana després de la mort del seu pare i durant la visita que aquest havia fet aFrança per ser operat en un hospital. El1908 va tornar a l'Argentina, on va viure al costat dels seus 8 germans en les extenses terres deLes Pampes que els seus avantpassats havien comprat després de la seva immigració des delPaís Basc. Va aprendre a llegir als quatre anys, i des d'aquell moment s'interessà pels temers relacionats amb lesciències naturals i labiologia.
A ladècada del 1940 va realitzar amb èxit experiments que van revelar les rutes químiques en la síntesi desucres enllevats amb equips d'investigació de molt baix cost. Previ a les seves investigacions es creia que per a poder estudiar unacèl·lula no se la podia disgregar de l'organisme que l'albergava, gràcies a la seva recerca va demostrar que aquesta teoriapasteuriana era falsa.
Des de1947 va formar un grup de recerca al costat de Rawell Caputo, Enrico Cabib, Raúl Trucco, Alejandro Paladini, Carlos Cardini i José Luis Reissig, amb els quals va investigar i va descobrir el motiu pel qual elronyó impulsa lahipertensió arterial quan està malalt. Aquest mateix any, el seu company de laboratori Rawell Caputo li va plantejar un problema que tenia en les seves investigacionsbiològiques sobre laglàndula mamària, i que gràcies a l'ajuda del becari Alejandro Paladini van assolir l'aïllament de la substància anomenadadifosfat d'uridina a través de lacromatografia i, per tant, entendre el procés d'emmagatzematge delscarbohidrats i la seva transformació en reserves d'energia. A principis del1948 l'equip de Leloir va identificar els sucrescarnucleòtids, compostos que ocupen un paper fonamental en elmetabolisme dels hidrats de carboni, i que va convertir l'Institut d'Investigacions Bioquímiques en un centre mundialment reconegut.
Leloir celebrant al costat del seus col·laboradors el10 d'octubre de1970, dia en el qual li fou concedit elPremi Nobel.
El1958 arribà a un acord amb la Facultat de Ciències Exactes i Naturals de la Universitat de Buenos Aires per crear l'Institut d'Investigacions Bioquímiques de la mateixa universitat, esdevenint Leloir professor titular. La seva voluntat d'investigació va superar les dificultats econòmiques afrontades per l'Institut. Amb eines casolanes, Leloir es va dedicar a estudiar el procés intern pel qual elfetge repglucosa i produeixglucogen, el material de reserva energètica de l'organisme, i al costat deMauricio Muñoz va assoliroxidar àcids grassos amb extractes de cèl·lules hepàtiques.
El1970 fou guardonat amb elPremi Nobel de Químicapel descobriment dels nucleòtids del sucre i la seva funció en la biosíntesi dels carbohidrats. La dotació econòmica delPremi Nobel fou cedida totalment a l'Insitut Campomar.
Posteriorment el seu equip es va dedicar a l'estudi de lesglucoproteïnes, molècules de reconeixement de les cèl·lules, i va determinar la causa de lagalactosèmia, una greu malaltia manifestada en la intolerància a lallet.
1967:Properties of Synthetic and Native liver Glycogen
1980:Presence in a plant of a compund similar to the dolichyl diphosphate oligosaccharide of animal tissue (R. J. Staneloni, M. E. Tolmasky, C. Petriella, R. A. Ugalde i L. F. Leloir), "Biochemical Journal"
1980:Lipid bound sugars in Rhizobium meliloti (M. E. Tolmasky, R. J. Staneloni, R. A. Ugalde i L. F. Leloir), "Archives of Biochemistry and Biophysics"
1981:Transfer of oligosaccharide to protein from a lipid intermediate in plants (R. J. Staneloni, M. E. Tolmasky, C. Petriella i L. F. Leloir), "Plant Physiology"
1982:Structural correspondence between an oligosaccharide bound to a lipid with the repeating unit of the Rhizobium meliloti (M. E. Tolmasky, R. J. Staneloni i L. F. Leloir), "Anales de la Asociación Química Argentina"
1982:N-glycosilation of the proteins (M. E. Tolmasky, H. K. Takahashi, R. J. Staneloni i L. F. Leloir), "Anales de la Asociación Química Argentina"
