Leonard Nathan était le petit-fils d'immigrants juifs d'Europe de l'Est. Son père, Jack, possédait une imprimerie. Il fit ses études secondaires à la High school d'El Monte dont il sortit diplômé en 1943, avant de rejoindre aussitôt l'armée pour combattre en Europe.
Après sa démobilisation, il s'installa avec un oncle à Los Angeles et intégra en 1947 l'université de Californie à Berkeley, où il obtint son diplome de bachelier en anglais (1950), un mastère (1952) et un doctorat (1961). Il fut alors recruté comme lecteur dans le département de linguistique de l'UCLA, avant de devenir professeur associé en 1965 et professeur en 1968.
Pendant ses études, il créa, avec son ami et condisciple George Hochfield, une revue de poésie, qu'ils appelèrent The Formalist, ce titre ayant été choisi délibéremment pour manifester leur mécontentement devant « l'abandon des formes traditionnelles par les poètes modernes. »
En 1949, il rencontre Carol, qui devait devenir son épouse, et avec laquelle il eut trois enfants : un fils (Andrew) et deux filles (Julia and Miriam). La famille s'installa à Kensington.
Ted Kooser, professeur de littérature anglaise à l'Université du Nebraska à Lincoln et récent lauréat d'un prix de poèsie, qui considère Leonard Nathan comme l'un de ses maîtres et qui avait entretenu une correspondance avec lui dans les années 1970 après l'avoir complimenté pour une poésie lue dans un magazine, apprécie particulièrement son « économie de mots ». Après sa disparition, il déclara : « Il comptait au nombre des meilleurs poètes de sa génération et manquera à tous ceux qui pratiquent cet art. »
Leonard Nathan est décédé le 3 juin 2007 à l'âge de 82 ans.