Родители Леонарда иммигрировали в США из Изяслава Волынской губернии (ныне Хмельницкая область, Украина), его первым языком был идиш. Отец приехал с родителями в Бостон в 1913 г. и впоследствии владел парикмахерской, мать приехал в 1921 г. Окончив среднюю школу, Леонард брал уроки драмы в Бостонском колледже и зарабатывал на жизнь продажей пылесосов.

Впервые Нимой появился на сцене в любительской постановке "Гензель и Гретель" в возрасте восьми лет. В 18 он уехал в Калифорнию, чтобы там начать серьёзную карьеру. После года, проведенного в Голливуде, в возрасте 20 лет, он получил главную роль в фильме "Kid Monk Baroni". Отслужив в армии США (1953-55), Нимой продолжил сниматься в крошечных эпизодах, хотя ему приходилось подрабатывать в ресторанах и водить такси.

После удачно сыгранной маленькой роли в фильме "The Lieutenant" (1963) Нимою была предложена роль вулканца мистера Спока в телесериале "Звёздный путь". За этим последовал новый успех в телевизионном сериале "Mission: Impossible" (1966-73), в котором Леонард сыграл мастера маскировки.

В 1973 г. состоялась первая выставка фотографий Нимоя. Примерно в то же время была опубликована его книга стихов "Ты и Я", а в 1977 г. он получил степень магистра в области образования в Антиок-колледж в Огайо. В 2000 г. тот же колледж присудил ему звание почётного доктора гуманитарных наук за деятельность в память жертв Холокоста, а также за вклад в искусство и охрану окружающей среды.

В 2003 г. Леонард и и его вторая жена Сьюзен основали "Фонд Нимоя", предназначенный для поддержки молодых художников. Фонд ставит перед собой следующие цели: финансирование организаций, которые поддерживают современных художников; предоставление им помещений и материалов для работы; обеспечение связи современных художников с учреждениями, которые могут способствовать их карьере; привлечение других благотворителей в сферу искусства.

В 2009 г. вышел новый фильм сериала "Звёздный путь", в котором Леонард сыграл старого Спока, затем он снялся в телевизионном сериале "Грань". В последние годы жизни Нимой продолжал занимался фотографией, вёл активный образ жизни. В 2013 г. Нимой ещё раз сыграл роль Спока в фильме "Звёздный путь: Возмездие".
 

Имя Леонард - германского происхождения, означает "храбрый лев". Имя Саймон - английская форма библейского имени Симеон. Фамилия Нимой означает "немой".

Вне Нью-Йорка

- Звезда в серии "Кинематограф" в Лос-Анджелес, на углу Чероки-авеню и бульвара Голливуд (1985).

- Плита с отпечатками рук перед Disney's Great Movie Ride в Голливуде (1989).

- Плита с отпечатками (1991) 8 участников сериала Star Trek, в том числе Л. Нимоя, перед Китайским театром TCL в Голливуде.