لئونید میخلسون در 11 آگوست سال 1955 در کاسپیسک در روسیه متولد شد. پدر لئونید مدیر بزرگ‌ترین کارخانه تولید خط لوله گاز در شوروی، بود. لئونید میخلسون به موسسه مهندسی عمران کوییبشف رفت و در سال 1977 از این موسسه فارغ‌التحصیل شد. میخلسون پس از فارغ‌التحصیلی به عنوان سرکارگر به یک شرکت ساخت و ساز و مونتاژ در سورجت، شهری در منطقه تیومن، پیوست. وی در سال 1985 به عنوان مهندس ارشد شرکت ریازان تروبو پروودستروی ، یک شرکت در زمینه تولید خط لوله، انتخاب شد. میخلسون در سال 1987 مدیریت شرکت بزرگ پدر، کوییبیشو تروبو پروودستروی، در زمینه خط لوله، راه‌سازی و تاسیسات صنعتی را به ارث برد. این شرکت اولین شرکت در منطقه بود که در سال 1991 تبدیل به یک شرکت خصوصی شد. نام این شرکت نیز به نووا تغییر کرد. میخلسون همچنان اداره این شرکت را بر عهده داشت. وی طی چهار سال آشنایی کامل با شرکت پیدا کرد و شروع به کسب حق امتیازهای تولید نفت و گاز نمود. او از سال 1987 تا 1994 مدیر شرکت بود. میخلسون پس از آن مدیر کل شرکت سرمایه‌گذاری و تامین مالی نووافین، شرکتی که شرکت نووا از زیرمجموعه‌های آن بود، شد. او از سال 1994 تا 2000 مدیرعامل نووافین و از سال 2000 تا 2002 رییس هیات مدیره آن بود. وی از زمانی که اداره شرکت نووافین را به دست گرفت شروع به خرید شرکت نفت و گاز خالص جئولوجیا کرد که حق امتیاز چند حوزه ذخیره گازی را در اختیار داشت و سازماندهی ایجاد چند شرکت نفت و گاز را در ناحیه خودمختار یامال ننتز به دست گرفت.
میخلسون از سال 1996 تا 2005 نیز به عنوان رییس هیات مدیره شرکت نفت و گاز تارکوسال مشغول به کار بوده است. وی در حال حاضر رییس هیات‌مدیره و مدیرکل شرکت نوواتک است. این شرکت در زمینه اکتشاف و پالایش نفت خام، گاز طبیعی، تولید خط لوله و فروش نفت و گاز فعالیت می‌کند. درآمد نوواتک در سال 2008 در حدود 5/2میلیارد دلار برآورد شده بود. در حال حاضر بیش از 3600 نفر برای این شرکت مشغول به کار هستند. شرکت گازپروم در سال 2006 در حدود 20 درصد سهام شرکت نوواتک را از میخلسون و شرکایش خرید که گفته می‌شود این معامله بسیار به نفع شرکت بوده است. میخلسون در آن زمان مبلغی در حدود یک میلیارد دلار از بخش سهام خود به دست آورد و توانست همچنان رییس شرکت باقی بماند.
لئونید میخلسون یکی از افرادی بوده که به خاطر تلاش شایان توجه در بخش نفت و گاز نشان افتخار فدراسیون روسیه را از آن خود کرده است. وی در شرکت‌های مختلفی چون شرکت نفت و گاز روس، پیورلند، شرکت نفت سلکاپ، شرکت ستاره قطبی،‌ شرکت نوردپایپز و شرکت تلویزیونی نووکوییبیشوسک در پست‌های مدیریتی فعالیت داشته است.
لئونید میخلسون ازدواج کرده، یک فرزند دارد و در حال حاضر ساکن شهر مسکو است. وی کلکسیون بزرگی از آثار هنری نیز دارد.