Леонид Иович Гайдай родился 30 января 1923 года в городе Свободном (ныне Амурской области России).

В том же году семья перебралась в Читу, затем — в Иркутск, где проживала в железнодорожном посёлке Глазкове.

Учился в Иркутской железнодорожной школе № 42 (ныне Лицей № 36 ОАО «РЖД»), которую окончил 21 июня 1941 года, а 23 июня 1941 года пошёл записываться добровольцем в армию, но его не взяли из-за возраста. Устроился рабочим сцены в Иркутский драматический театр, где в это время прибыл в эвакуацию Московский театр сатиры. Смотрел все спектакли, ездил на гастроли.



Участвовал в войне. Был призван осенью 1941 года и первоначально проходил службу в Монголии, затем был направлен на Калининский фронт, в разведку. 14 декабря 1942 года в боях за деревню Енкино забросал гранатами огневую точку противника и уничтожил трёх немцев, участвовал в захвате пленных, за что награждён медалью «За боевые заслуги» (приказ № 69 от 20.12.1942 по 1263 стрелковому полку 381-й стрелковой дивизии). Получил тяжёлое ранение, подорвавшись на противопехотной мине, после которого был признан непригодным к дальнейшему несению военной службы и направлен в госпиталь.

С июня 1943 по январь 1944 года проходил лечение в эвакогоспитале № 1386 в Иванове, располагавшемся в зданиях нынешних школ № 49 и 31 (местечко Соснево).

В 1947 году окончил театральную студию при Иркутском областном драматическом театре (ныне — Иркутский драматический театр имени Н. П. Охлопкова), где работал осветителем, актёром.

В 1949—1955 годах учился на режиссёрском факультете ВГИКа в Москве.

С 1955 года — режиссёр киностудии «Мосфильм».

В 1956 году вышел первый фильм режиссёра — «Долгий путь», поставленный по мотивам рассказов В. Г. Короленко совместно с В. Невзоровым.

В 1958 году на экраны выходит сатирическая картина «Жених с того света», едва не стоившая режиссёру карьеры. После редактирования и удаления всех неугодных начальству сцен от фильма осталось чуть больше половины. Несмотря на благосклонность к нему директора «Мосфильма» И. А. Пырьева, Л. Гайдай был практически отстранён от режиссёрской работы.

Лишь в 1960 году, после выпуска идеологически «правильного» фильма «Трижды воскресший» (о котором режиссёр сам позже никогда не упоминал), его «простили».

Дальше были короткометражные фильмы 1961 года — «Пёс Барбос и необычный кросс» и «Самогонщики». Эти работы приносят известность режиссёру, а также легендарной тройке Трус — Балбес — Бывалый. На следующий год Л. Гайдай экранизирует три новеллы О. Генри в рамках своего фильма «Деловые люди».

Сделав перерыв в три года, режиссёр выпускает подряд три фильма, которые становятся всенародно любимыми. Кинокомедия «Операция «Ы» и другие приключения Шурика», состоящая из трёх киноновелл, занимает первое место в прокате 1965 года, так же, как и следующие два фильма — «Кавказская пленница, или Новые приключения Шурика» (1966 года) и «Бриллиантовая рука» (1968 года).



Эксцентрическая комедия режиссёра — «Бриллиантовая рука» в 1995 году была признана лучшей отечественной комедией за 100 лет, победив в опросе телезрителей, за которую он был награждён Призом РТР «Золотой билет» посмертно.

В 1970-х годах режиссёр экранизировал классические произведения отечественных авторов: Ильи Ильфа и Евгения Петрова, Михаила Булгакова, Михаила Зощенко и Николая Гоголя.

В 1981—1988 годах снимал сюжеты для киножурнала «Фитиль». Тогда же на экраны вышло несколько новых картин. Для зрителей они были менее заметны, нежели раннее творчество режиссёра.

Последней работой стал фильм «На Дерибасовской хорошая погода, или На Брайтон-Бич опять идут дожди», вышедший в 1992 году.

Сценарии к своим фильмам писал совместно с Яковом Костюковским, Морисом Слободским, Владленом Бахновым, Романом Фурманом, Аркадием Ининым и другими. Член Союза кинематографистов СССР.

Леонид Гайдай скончался вечером 19 ноября 1993 года, на 71-м году жизни, в московской больнице в результате тромбоэмболии лёгочной артерии. Похоронен на Кунцевском кладбище в Москве.