Леонид Николаевич Карцев родился 21 июля 1922 года в селе Скомово Ивановской области.
В 1939 году поступил в Ивановский энергетический институт.
13 августа 1941 года был мобилизован в Красную армию — в 3‑е Саратовское танковое училище. По окончании учёбы направлен на горьковский завод «Красное Сормово» — в корпусной цех, где выпускались танки Т‑34.
С 1943 года — на фронте, воевал в 45‑й гвардейской танковой бригаде 1‑й танковой армии. Войну Леонид Карцев закончил в Берлине.
В 1945 году он поступил сразу на второй курс Военной академии бронетанковых войск. Окончил академию в 1949 году и был распределён в город Нижний Тагил на «Уралвагонзавод» (ныне ‑ ОАО «Научно‑производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского».
С 1949 года по 1969 год Карцев работал на «Уралвагонзаводе», с 1953 года был главным конструктором по танкостроению КБ (впоследствии ОКБ‑520).
Под руководством Леонида Карцева были разработаны 26 образцов бронетанковой техники. Десять из них приняты на вооружение, а девять из этой десятки серийно выпускал «Уралвагонзавод». Среди них танки Т‑55 и Т‑62, ставшие на многие годы основой бронетанковых парков не только СССР, но и десятков зарубежных стран.
Должность конструктора танкового КБ Уралвагонзавода Карцев занял в 31 год. За 16 лет его руководства были созданы 26 новых образцов бронетанковой техники и вооружения.
Т-55 – танк – солдат, самый массовый танк середины прошлого столетия;
Т-55А – впервые в мире установлена аппаратура противоатомной защиты (ПАЗ);
Т-62 – впервые в мире на серийный танк установлена гладкоствольная пушка калибром 115 мм;
Объект 167Т – впервые в мире на танк установлен газотурбинный двигатель;
ИТ-1 – впервые в мире принят на вооружение серийный ракетный танк.Леонид Николаевич заложил концептуальную идею танка Т-72 и определил направление развития тагильской школы танкостроения.
Не таким многочисленным в серийном производстве, но не менее известным в мире стал ракетный истребитель танков ИТ‑1 («объект 150»). ИТ‑1 стал единственным чисто ракетным танком, принятым на вооружение в СССР. Танк серийно изготавливался с 1968 по 1970 год. За его разработку главный конструктор был удостоен звания лауреата Государственной премии СССР.
Из опытных машин были разработаны образцы танков с газотурбинной силовой установкой — «объект 167Т» и «объект 166ТМ».
В ОКБ под руководством Карцева были заложены основы конструкции Т‑72, признанного лучшим танком мира второй половины XX века.
В 1969 году Леонид Карцев был переведен на должность заместителя председателя научно‑танкового комитета Главного бронетанкового управления (ГБТУ).
Работал в аппарате Министерства обороны, в НИИ двигателей.
Генерал‑майор (1968). Кандидат технических наук (1964). Лауреат Государственной премии СССР (1968). Награжден орденами Красной Звезды (1944), Ленина (1966), медалями.
Леонид Карцев — автор мемуаров «Воспоминания Главного конструктора танков» (2008).
