Народився 28 січня 1951 року в селі Клішківці Хотинського району Чернівецької області в сім'ї сільських учителів разом з братом Сергієм. Мрія про космос зародилась у Каденюка у віці 10 років, після польоту Юрія Гагаріна.
1967-1971 роки - курсант Чернігівського вищого військового авіаційного училища льотчиків імені Ленінського комсомолу. Спеціальність: «Пілотування та експлуатація літальних апаратів», кваліфікація – льотчик-інженер.
1976-1978 роки - Центр підготовки космонавтів імені Ю. А. Гагаріна. Кваліфікація: льотчик-космонавт.
1977 - школа льотчиків-випробувачів при 929-го державного науково-випробувальному інституті імені В. П. Чкалова ВПС СРСР.
1985-1989 роки - Московський авіаційний інститут імені Серго Орджонікідзе. Кваліфікація: інженер-механік.
З 2006 року – кандидат технічних наук.
Після закінчення в 1971 році ЧВВАУЛ та отримання диплома льотчика-інженера за спеціальністю «Пілотування та експлуатація літальних апаратів» працював льотчиком-інструктором ЧВВАУЛ.
У серпні 1976 року відібраний до загону радянських космонавтів у групу багаторазової космічної системи «Буран». Після тривалих фізичних і психологічних тренувань із 9000 претендентів було відібрано дев'ятьох. Леонід Каденюк — у їхньому числі.
У 1977 році закінчив Центр підготовки льотчиків-випробувачів. Здобув диплом і кваліфікацію «льотчик-випробувач» та космонавт-випробувач.
У 1977–1979 роках пройшов загальнокосмічну підготовку і здобув кваліфікацію космонавта-випробувача. Крім того, він здобув унікальні інженерні та льотні навики під час підготовки до космічних польотів.
З 1977 до 1983 року — космонавт-випробувач групи багаторазової космічної системи «Буран».
1984–1988 роки — льотчик-випробувач Державного науково-дослідного інституту Військово-повітряних сил СРСР.
1988–1996 роки — космонавт-випробувач, льотчик-випробувач багаторазової космічної системи «Буран».
1989 року здобув другу вищу освіту закінчивши Московський авіаційний інститут — літакобудівний факультет за спеціальністю «інженер-механік».
У 1988–1990 роках пройшов інженерну та льотну підготовку за програмою «Буран» як його командир.
Брав участь у відпрацьовуванні глісади зниження за заходження на посадку космічного корабля «Буран» на літаках МіГ-31 та МіГ-25.
У період 1990–1992 років за повною програмою пройшов підготовку як командир транспортного корабля «Союз-ТМ».
Під час підготовки до космічних польотів і в процесі випробувальної роботи пройшов унікальні інженерну та льотну підготовку. Вивчив космічні кораблі «Союз», БТКК «Буран», Орбітальну станцію «Салют», частково орбітальний комплекс «Мир» та американський багаторазовий транспортний космічний корабель (БТКК) «Space Shuttle». Брав участь у розробці та випробуванні авіаційно-космічних систем, у їх ескізному та макетному проєктуванні, а також у льотних випробуваннях систем. Літав на більше ніж 50 типах та модифікаціях літаків різного призначення, в основному — на винищувачах, а також на американському тренувальному літаку Northrop T-38. Загалом провів у небі більше 2 400 годин.
За час підготовки до космічних польотів пройшов підготовку з проведення наукових експериментів на борту космічних літальних апаратів у найрізноманітніших напрямах: біологія, медицина, метрологія, екологія, дослідження природних ресурсів Землі з космосу, геологія, астрономія, геоботаніка.
1990 року за ініціативою майбутнього Президента України Леоніда Кравчука було порушено питання про запуск космічного корабля з українським екіпажем. Пропозицію було підтримано урядом і екіпаж, до складу якого увійшов й Леонід Каденюк, розпочав інтенсивну підготовку. Однак з розпадом СРСР цьому польоту не судилося збутися.
Після розпаду Радянського Союзу, вирішив залишитися в Україні. У червні 1995 року відібраний до групи космонавтів Державного космічного агентства України.
У період від 19 листопада до 5 грудня 1997 року разом з членами екіпажу(чотири американці та один японець) здійснив космічний політ на американському БТКК «Колумбія» місії STS-87.
Від жовтня 1997 по червень 2000 року та в грудні 2010 року — Леонід Каденюк був старшим науковим співробітником Інституту космічних досліджень НАН та ДКА України.
Після повернення до України працював у військової авіації, з 1998 року — генерал-майор Збройних Сил України, обіймав посаду начальника авіації військ ППО України, помічника Президента України Кучми з питань авіації і космонавтики, заступник Генерального інспектора Генеральної військової інспекції при Президентові України з питань авіації та космонавтики. У січні 2011 року став радником Прем'єр-міністра України з питань авіації і космонавтики.
У 2002 році став депутатом та приєднався до провладної фракції «За єдину Україну». Протягом 2002—2006 років Леонід Каденюк був народним депутатом Верховної Ради України IV скликання (від «Народної партії»). За час депутатства кілька разів змінював фракції та депутатські групи. Займався питаннями покращення соціального забезпечення військовослужбовців та авіаторів. Входив до складу парламентської слідчої комісії «з розслідування причин кризового стану в авіації в Україні». У висновку комісії йшлося про численні порушення та зловживання в українській авіаційній галузі.
Автор п'яти наукових праць.Книга «Місія — Космос», що вийшла 2009 року у видавництві «Пульсари», отримала перше місце на конкурсі «Книжка року 2009» в номінації «Обрії» Книжку перевидано 2017 року видавництвом «Новий друк». В ній він пише: «Неймовірні космічні враження неминуче вплинули на моє сприйняття життя на Землі й примусили по-особливому, крізь призму побаченого, відчутого і передуманого в космосі, сприйняти проблеми людського суспільства, з почуттям відповідальності й турботи ставитись до навколишнього світу.
Раптово помер 31 січня 2018 року під час традиційної ранкової пробіжки в районі Царського Села в Києві, ще до приїзду карети швидкої допомоги. За попередньою інформацією Леонід Костянтинович помер від серцевого нападу.
Орден «За мужність» 1-го ступеня. Орден Святого архістратига Божого Михаїла. Шість медалей, в тому числі – медаль NASA за космічний політ. Нагороджений іменною вогнепальною зброєю. Лауреат Всеукраїнської програми «Лідери регіонів», 2002рік. Почесний громадянин міста Чернівці. Дійсний член Українського товариства «Інтелект нації». Герой України.
Буд одружений, має двох синів.
31.01.2018