Леонид Михайлович Млечин родился 12 июня 1957 года в Москве в писательской семье. Печататься начал в 1973 году в газете «Пионерская правда». Окончил международное отделение факультета журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова.
В 1979-1993-м работал в еженедельнике "Новое время", последняя должность - заместитель главного редактора. В 1993-1996-м - в газете "Известия", заместитель главного редактора, куратор международного раздела.
Одновременно с октября 1994 года вел на Российском телевидении (второй канал) международные программы "Де-факто", затем "Мир без границ". В 1996 году окончательно ушел на телевидение, политический обозреватель ВГТРК.
В 1997 году перешел на "ТВ Центр".
Вел еженедельную программу «Особая папка», которая не просто раскрывала "белые пятна" истории, но зачастую переворачивала привычные представления, заставляла другими глазами смотреть на то, что происходит с нашей страной. Для "Особой папки" были характерны серьезность анализа и насыщенность информацией. Первостепенное значение придавалось поиску редких документальных кадров и точному монтажу. Многие фильмы из «Особой папки» вышли на DVD, куплены другими телевизионными каналами , вновь и вновь выходят в эфир.
Параллельно три с лишним года выступал с ежедневным политическим комментарием в вечерней программе новостей, четыре сезона вел еженедельное ток-шоу «Версты».
Автор детективного сериала «Поздний ужин». Это воплощенные в телевизионную форму фантазии писателя Млечина, странные, страшные, а иногда и мистические киноновеллы с закрученным сюжетом и всегда неожиданной развязкой.
В настоящее время выпускает фильмы на историческую тематику в рамках проекта «Документальное кино Леонида Млечина».
Программа "Особая папка" в 2000 году была удостоена премии мэра Москвы, в 2001-м премии Союза журналистов России и гран-при Международного телекинофорума в Ялте "Вместе". Л. Млечин - дважды (2007 и 2009 годы) лауреат телевизионной премии ТЕФИ за лучший сценарий документального фильма.
В 2010 году участвовал в телевизионном ток-шоу «Суд времени» (Пятый канал), которое вызвало большой резонанс в обществе и которое многие критики занесли в список лучших программ года.
Несколько лет – постоянный гость в популярной рубрике «Особое мнение» на радиостанции «Эхо Москвы». Телевизионную версию транслирует компания RTVI. Ведет колонку в рубрике «Свободная тема» в газете «Московский комсомолец» и в журнале «Журналист». Избран в палату медиа-сообщества Общественной коллегии по жалобам на прессу.
За фильм про руководителей Северной Кореи её властями Л. Млечину вынесен смертный приговор.
Леонид Млечин - член Союза писателей с 1986 года, автор многих книг детективной и документально-расследовательской прозы, издаваемой в нашей стране и широко переводимой за рубежом. Наиболее известны его книги: "Председатели КГБ: рассекреченные судьбы", «История внешней разведки», "Моссад", «Зачем Сталин создал Израиль?» "Министры иностранных дел. Тайная дипломатия Кремля", "Русская армия между Троцким и Сталиным", «Холодная война», "Иосиф Сталин, его маршалы и генералы", «Кровавая Олимпиада», «Адольф Гитлер и его русские друзья», политические биографии Брежнева, Андропова, Шелепина, Фурцевой, Примакова, Назарбаева...
