Родился в Иркутске в семье отставного военного офицера. После переезда в Петербург учился в кадетском корпусе, затем в Морском училище. В 1918 году после окончания училища пошел добровольцем на Красный флот, состоял на флотской службе до 1931 года.
С конца 20-х годов начал публиковать рассказы и очерки на флотскую тематику. В 1933 году выпустил роман "Капитальный ремонт", который вывел его в первый ряд советских писателей. В 1942 году издается сборник рассказов "Морская душа", удостоенный в следующем году Сталинской премии. После войны Леонид Соболев продолжает писать произведения военной тематики, среди которых наибольшей известностью пользуется повесть "Зеленый луч".