Отец не вернулся с фронта, а в 16 лет Лёня потерял и мать. Юноша уехал из родного Витебска к родне в Свердловск, устроился в местный театр рабочим сцены и периодически играл в массовке.
Карьера Леонида Неведомского, как часто бывает, началась со случайности. Постановщику Владимиру Мотылю, который впоследствии снимет шедевр «Белое солнце пустыни», понадобился исполнитель небольшой проходной роли. Леонид согласился и справился с задачей превосходно.
Через пару лет Мотыль смог убедить перспективного молодого человека, что он не имеет права зарывать талант в землю и обязан получить образование. Неведомский уехал в Ленинград, поступил в институт кинематографии. Голодный студент хватался за любую подработку: участие в массовке, работа музейным сторожем.

В кино артист дебютировал в 1967 году. Первой была картина «Горькие зёрна». За фильмом последовали роли в таких известных картинах, как «Мачеха», «Старая крепость», «Монолог», «Шизофрения», «Доброта», «Цыган», «Возвращение Будулая».

Как раз роль в «Мачехе» и стала визитной карточкой Леонида Витальевича. Актёр совершенно случайно столкнулся в коридоре с Дорониной. Они практически не были знакомы. Поприветствовали друг друга и разошлись в разные стороны. Но Доронина настояла на пробах Леонида. Практика показала, что внутреннее чутьё её не подвело.

На съёмочной площадке «Цыгана» он подружился с Кларой Лучко, которая по достоинству оценила глубину души, сдержанность и скромность коллеги. Многие годы артисты поддерживали приятельские отношения, регулярно созванивались.
Невероятным потрясением для Неведомского стала неожиданная смерть Лучко, с которой они снова встретились на съёмках фильма «Разведённые мосты». У неё внезапно оторвался тромб. Вот только что Клара жила, играла, смеялась, подбадривала остальных. И тут всё, конец.
Неведомский всегда считал себя именно театральным актёром, хотя и снялся в общей сложности более чем в 100 картинах. Потом наступили 90-е, и народу стало уже не до театра и не до кино: выжить бы.
Выжить Леониду помог музыкальный талант. Он отлично пел под гитару и даже записал сборник «Милый друг» с песнями из репертуара Утёсова.
В жизни Неведомский был каким-то удивительно тёплым человеком. Ни один слесарь, сантехник или почтальон не ушёл из его квартиры, не выпив чаю с бубликами и вареньем. Он неоднократно забирал из роддома матерей с малышами, родные которых по какой-то причине не смогли сами этого сделать. Среди них Нина Усатова, дочь Олега Басилашвили и не только.

Что касается личной жизни, то её он старался держать подальше от чужих глаз. Известно, что ещё в студенческие годы Леонид женился на актрисе Наталье Дмитриевой. У супругов родилась дочь Полина. Родители расстались, когда девочке исполнилось 12 лет. Тихо и мирно, что редкость для творческой среды. Девочка решила жить с отцом. Но не потому, что с мамой были напряжённые отношения, нет. Леонид был не слишком приспособлен к быту. К тому же у Натальи были живы родители, много родственников. А у Леонида никого, кроме дочери.
Личную жизнь мужчина отложил на потом, чтобы не травмировать дочку, у которой начинался сложный переходный возраст. Уже будучи зрелым 50-летним человеком, в санатории он познакомился с Валентиной Гоголевой. Перед отъездом они обменялись телефонами. Месяц спустя Леонид позвонил и пригласил Валентину на дачу. Взрослых людей накрыла поздняя, но прекрасная любовь. Когда дочь выросла и начала самостоятельную жизнь, они узаконили отношения.
В последние годы он много времени посвящал быту и дому: сам построил дачу, вырастил яблоневый сад, любил заниматься автомобилем.
Годы брали своё. Актёра мучили боли в спине: давали о себе знать многочисленные грыжи позвоночника. В тот день – 3 июня 2018 года Неведомского накрыла особенно острая и мучительная боль. Прибывшие по вызову медики скорой сделали обезболивающий укол. Леонид Витальевич уснул и больше не проснулся. Неведомский скончался в возрасте 78 лет.