Leonie Rysanek wurde von einem pensionierten Professor des Wiener Konservatoriums entdeckt, als sie bereits berufstätig war. Sie studierte mittels eines Stipendiums bei Alfred Jerger sowie Rudolf Grossmann und debütierte 1949 als Agathe im "Freischütz" am Landestheater Innsbruck. Ihre Sieglinde in Bayreuth im Jahre 1951 machte sie weltbekannt, worauf sie bald als Gast an alle großen Opernhäuser engagiert wurde. Seit 1955 war Leonie Rysanek Ensemblemitglied an der Wiener Staatsoper.
Sie hatte 65 Sopranrollen in ihrem Repertoire und sang sowohl Wagner-, als auch Verdi- und Richard Strausspartien.
1991 stand sie in der Staatsoper das letzte Mal auf der Bühne, nachdem sie sich schon seit 1986 allmählich zurückgezogen hatte.
1997 wurde Leonie Rysanek, der im Laufe ihrer Karriere viele Ehrungen zuteil geworden waren, zur Präsidentin der Wiener Festwochen bestellt.