Carrera cinematográfica de Leonor.

Posteriormente, Leonor se trasladó a Londres para estudiar en el Actor's Center aprovechándose de su segunda lengua materna, el inglés. Tras intervenir en series televisivas como Hermanos de leche, Farmacia de guardia o Querido maestro, Leonor se afianzó en el cine en la segunda mitad de los años 90, especialmente tras ser candidata al Goya a mejor actriz protagonista por La hora de los valientes (1998), de Antonio Mercero, un premio que finalmente ganó Penélope Cruz.

Luego protagonizó junto a Cayetana Guillén Cuervo la serie Raquel busca su sitio y el filme Son de mar (2001), de Bigas Luna.

En 2002 estrenó la comedia A mi madre le gustan las mujeres, de Daniela Fejerman e Inés París, con cuyo papel de Elvira, una neurótica y desequilibrada mujer a la que su madre (Rosa María Sardà) le anuncia que se va a casar con una mujer, repitió nominación al Goya como protagonista. Tampoco se lo llevó en esta ocasión (fue para Mercedes Sampietro), pero sí consiguió el Fotogramas de Plata. Ese mismo año llegaría Pedro Almodóvar con Hable con ella, película que le dio un gran prestigio y en la que interpretaba a una bailarina en estado de coma, un papel con apenas diálogos.