Окончил училище при Государственном экспериментальном театре им. B.Э. Мейерхольда в 1935 году и стал работать на сцене того же театра. Проработав в театре имени Мейерхольда до 1938 года, актёр перешёл в Московский театр им. Ермоловой. На его сцене артист исполнил множество блистательных ролей в таких постановках, как «Дачники», «Невольницы», «Пролог», «Мольба о жизни» и «Обоз второго разряда».
Кинокарьера Галлиса началась в 1947 году с главной роли в военной мелодраме Юлия Райзмана «Поезд идёт на Восток». Картина вышла всего через три года после окончания Великой Отечественной войны, поэтому темы, затронутые в ней, стали для советских зрителей очень близкими. Фильм «Поезд идёт на Восток» посмотрели 16 миллионов человек. Однако лента не пришлась по душе советскому правительству, в частности главе государства Иосифу Виссарионовичу Сталину. Ему не понравилось, что создатели картины уделили слишком мало внимания патриотизму и военным подвигам, поэтому и режиссёр, и актёры подверглись жёсткой критике. Отношение Сталина к ленте «Поезд идёт на Восток» повлияло на карьеру Галлиса. Долгие годы ему не доставались роли в кино.
Только в 1953 году актёр вернулся на экраны в семейном фильме Анатолия Граника «Алёша Птицын вырабатывает характер». Затем он снялся в таких картинах, как «Аттестат зрелости», «Испытание верности» и «Два капитана». Артисту доставались в основном эпизодические и второплановые роли.
Однако с 1956 года актёру начали предлагать более весомые партии. Сначала он сыграл в фильме Андрея Апсолона «Приключения Артёмки», затем в «Призвании» Марии Фёдоровой и «Василии Сурикове» Анатолия Рыбакова.
Затем фильмография Леонида Галлиса пополнилась такими лентами, как «Дом вдовца», «Цена», «Сюжет для небольшого рассказа», «Гранатовый браслет», «Сказка о Мальчише-Кибальчише», «Три сестры», «Прощайте, голуби!» и «Пока жив человек».
Леонид Галлис скончался 19 августа 1977 года
