Urodził się jako pierwszy syn markgrafa Karol Fryderyka i jego drugiej żony, Luise Karoline. Jako że Luise Karoline Geyer von Geyersberg nie pochodziła z rodu równego Zähringenom, synowie z tego małżeństwa nie mieli mieć prawa dziedziczenia. Leopold nosił nazwisko von Hochberg, które otrzymała jego matka i nie był wychowywany jako potencjalny następca tronu.
W 1809 Leopold von Hochberg rozpoczął studia w dziedzinie nauk politycznych i gospodarki narodowej w Heidelbergu, zwiedził różne kraje Europy, a w wieku 24 lat wziął udział w wojnie przeciwko Francji, otrzymując stopień generała majora.
Po tym jak w 1818 umożliwiono dziedziczenie synom Karola Fryderyka z drugiego małżeństwa, Leopold von Hochberg uzyskał rangę następcy tronu, a rok później zawarł małżeństwo ze szwedzką księżniczką Sophie Wilhelmine von Holstein-Gottorp, skądinąd prawnuczką swojego ojca z pierwszego małżeństwa. Wraz z żoną i szybko rosnącą rodziną spędzał miesiące letnie w Baden, gdzie w 1824 nabył duży dom poza murami miejskimi zaprojektowany przez Friedricha Weinbrennera. Następca tronu wywarł duży wpływ na przebudowę małego średniowiecznego miasteczka zdrojowego na nowoczesne i odpowiednie do rangi swojej siedziby miasto.
W 1830 został czwartym z kolei wielkim księciem Badenii i dalej rezydował w Baden po tym, jak w 1843 wymienił Nowy Zamek, przyznany księżnej wdowie Stéphanie jako wiano wdowie, lecz przez nią nieużywany, na swój dawny pałac letni. Liczne przebudowy i renowacje zamku umożliwiły rodzinie książęcej wygodne mieszkanie w letniej rezydencji.
Na początku rządów Leopolda, ludność oczekiwała w niedalekiej przyszłości przełomu politycznego, gdyż nowy rząd składał się z postępowych polityków, a na Boże Narodzenie 1831 wydał pionierskie w skali Niemiec prawo prasowe. W kolejnych latach książę atakowany był przez plotki, jakoby jego żona nakazała zamordować Kaspara Hausera, jak również musiał się zmierzyć z rosnącym niezadowoleniem ludności, które znalazło ujście w wybuchu rewolucji badeńskiej w 1848.
13 maja 1849 rodzina wielkoksiążęca zbiegła za granicę do Koblencji. 18 sierpnia 1849 Leopold powrócił do Karlsruhe z wojskami pruskimi pod wodzą księcia pruskiego Wilhelma i zaakceptował przejściową okupację kraju przez władze pruskie, które wydały na rewolucjonistów wiele wyroków śmierci.
Już przed rewolucją książę miał poważne problemy zdrowotne, po powrocie z wygnania nasiliły się one i 21 lutego 1852 abdykował na rzecz syna Ludwika II. Regentem pełniącym rzeczywiste rządy zamiast niepełnosprawnego brata został młodszy syn Leopolda, Fryderyk, od 1856 wielki książę.
W Baden-Baden upamiętniają wielkiego księcia Leopolda centralny plac miasta między domem zdrojowym i łaźniami oraz ulica naprzeciw teatru.
Ludwik (ur. 26 października 1822, zm. 16 listopada 1822)
Ludwik II (ur. 15 sierpnia 1824, zm. 22 stycznia 1858)
Fryderyk I (ur. 9 września 1826, zm. 28 września 1907)
Wilhelm (ur. 18 grudnia 1829, zm. 27 kwietnia 1897), pruski generał
Karol (ur. 9 marca 1832, zm. 3 grudnia 1906), poślubił 17 kwietnia 1871 Rosalie von Beust, hrabinę Rheny (ur. 10 czerwca 1845, zm. 15 października 1908), córka hrabiego Wilhelma von Beust
Maria (ur. 20 listopada 1834, zm. 21 listopada 1899), poślubiła 11 września 1858 księcia Ernesta zu Leiningen (ur. 9 listopada 1830, zm. 3 kwietnia 1904)
Cecylia Augusta (ur. 20 września 1839, zm. 12 kwietnia 1891), poślubiła 28 sierpnia 1857 wielkiego księcia Michała Romanowa (ur. 25 października 1832, zm. 17 grudnia 1902)
