Im Nachwuchsbereich gewann Leonardi bei der Juniorenweltmeisterschaft 1990 in Les Saisies mit der Schweizer Staffel die Bronzemedaille. Ihr grösster Erfolg ist der Gewinn der Bronzemedaille bei den Olympischen Winterspielen 2002 als Schlussläuferin der Schweizer 4 × 5-km-Staffel. Vier Jahre zuvor war sie mit der Staffel Vierte geworden, nachdem sie kurz vor dem Ziel von der Italienerin Stefania Belmondo überholt worden war. Ihr bestes Einzelergebnis in einem olympischen Rennen ist der zehnte Platz über 30 Kilometer im Jahr 2002. Das beste Ergebnis bei Weltmeisterschaften ist der fünfte Platz mit der Staffel 1999.
In den Jahren 2003, 2005 und 2006 gewann Leonardi den Engadin Skimarathon, das bedeutendste Langlaufrennen der Schweiz. 2006 siegte sie beim Kangaroo Hoppet in Australien und 2011 bei der Transjurassienne in Frankreich. 2008[1] und 2009[2] gewann sie den Engadiner Frauenlauf. 2009, 2011 und 2012 siegte sie beim Gommerlauf.[3] Bei Schweizer Meisterschaften siegte sie fünfmal über 30 km (1991, 2001, 2003, 2006, 2010), viermal über 15 km (2000–2003) und jeweils zweimal in der Doppelverfolgung (2002, 2006) und über 10 km (2004, 2005).
Im Skibergsteigen gewann sie 2005 zusammen mit Gloriana Pellissier und Christiane Nex den Trofeo Mezzalama. 2006 belegte sie bei der Weltmeisterschaft im Vertical Race den ersten Platz.