Leão speelde in de jeugd voor hetFranse Foot 21 en speelde van 2008 tot 2018 in de jeugdopleiding vanSporting CP, waarvoor hij in mei 2017 zijn eerste wedstrijd in het tweede elftal speelde, in deSegunda Ligategen het tweede elftal vanSC Braga. Hij was direct goed voor zijn eerste doelpunt. Hij maakte in de eerste helft van het seizoen 2017/18 zes doelpunten in elf wedstrijden voor het tweede van Sporting.
Zijn debuut in de hoofdmacht volgde op 12 oktober 2017 in deTaça de Portugal tegenARC Oleiros, waarin hij ook meteen zijn eerste doelpunt voor de club scoorde. Zijn competitiedebuut volgde op 11 februari 2018. Leão. Hij viel toen in de 69'ste minuut in voorBryan Ruiz tijdens een met 2–0 gewonnen wedstrijd in dePrimeira Liga, thuis tegenCD Feirense. Elf dagen later maakte hij tegenFC Astana ook zijn debuut in deEuropa League. Hij kwam dat jaar tot vijf wedstrijden in alle competities, waarin hij goed was voor twee goals en één assist, maar liet na het seizoen zijn contract verscheuren vanwege ongeregeldheden rond de club.
Leão tekende in augustus 2018 transfervrij bijLille OSC. Op 30 september maakte hij tijdens een 3-0 overwinning opOlympique Marseille zijn debuut voor de club. Op 27 oktober scoorde hij tegenSM Caen zijn eerste doelpunt voor Lille. Na een reeks van zeven wedstrijden waarin hij zes keer scoorde in de eerste maanden van 2019 veroverde hij een definitieve basisplaats bij Lille. Hij droeg in 24 competitiewedstrijden met acht doelpunten en twee assists bij aan het behalen van de tweede plaats in deLigue 1.
Leão wekte dat jaar de interesse vanAC Milan. Leão tekende in augustus 2019 een contract tot medio 2024 bij de Italiaanse club, die dertig miljoen euro voor hem betaalde aan Lille. Dat kreeg daarbij tot vijf miljoen extra in het vooruitzicht aan eventuele bonussen. In de eerste speelronde maakte hij tegenUdinese zijn debuut voor AC Milan. Op 29 september scoorde hij tegenFiorentina zijn eerste doelpunt in Italië. Voornamelijk als invaller kwam hij in zijn eerste seizoen tot zes goals en twee assists. Op 4 oktober 2020 scoorde Leão tegenSpezia voor de eerste keer in zijn carrière twee goals in één wedstrijd. Hij kwam tot zes goals en zes assists in het seizoen 2020/21.
Zijn echte doorbraak volgde in het seizoen daarop. Op 15 september 2021 maakte hij zijn debuut in deChampions League tegenLiverpool, waar hij direct een assist leverde op de gelijkmaker vanAnte Rebić. In de volgende groepswedstrijd tegenAtlético Madrid was hij goed voor zijn eerste CL-doelpunt. In alle competities kwam hij dat seizoen tot veertien goals en twaalf assists. Bovendien werd AC Milan dat seizoen voor het eerst in elf jaar kampioen van Italië. Leão werd dat seizoen bovendien uitgeroepen tot speler van het jaar in deSerie A.
In het seizoen 2022/23 bereikte Leão met AC Milan de halve finale van de Champions League, waarin de club werd uitgeschakeld door rivaalInternazionale. Wel beleefde Leão opnieuw een uitstekend seizoen: hij kwam tot zestien goals en vijftien assists, waarmee hij zijn persoonlijk record van een jaar geleden verbeterde.
Op 23 september 2023 was Leão tegenHellas Verona voor het eerst aanvoerder van AC Milan. Dat seizoen eindigde de club tweede achter Inter. Leão bereikte opnieuw dubbele cijfers wat betreft goals én assists: vijftien om veertien. Op 6 januari 2025 stond Leão met AC Milan in de finale van deSupercoppa, waarin Inter de tegenstander was. In de 93'ste minuut van de reguliere speeltijd gaf Leão de assist op de winnende 2-3 vanTammy Abraham, waardoor Leão zijn tweede prijs pakte met AC Milan. Later dat jaar verloor AC Milan de finale van deCoppa Italia vanBologna. Wel was hij opnieuw consequent met zijn goalcontributies: twaalf goals, dertien assists.
Leão maakte deel uit van verschillende Portugese nationale jeugdelftallen. Hij won met Portugal –17 hetEK –17 van 2016. Hij behaalde met Portugal –19 ook de finale van hetEK –19 van 2017, maar verloor hierin van Engeland –19 (1–2). Leão debuteerde later dat jaar inPortugal –21. Hij nam met Portugal –20 deel aan hetWK –20 van 2019. Leão debuteerde in 2021 in hetPortugees voetbalelftal.
Tijdens hetWK 2022 inQatar speelde hij in alle vijf wedstrijden. Hij wist zijn eerste twee doelpunten te maken voor Portugal: zijn eerste tegenGhana in de openingswedstrijd en tegenZwitserland in de achtste finales. Hiermee legde hij de eindstand (6-1) vast. In de kwartfinales zouden hij en zijn team met 1–0 onderuitgaan tegenMarokko.
