Jako čtvrtý syn Ferdinanda III. nemá Leopold nárok na žádný z habsburských trůnů. Leopoldova kariéra má být duchovní. Jeho starší bratr a nástupce trůnu Ferdinand IV. ale náhle umírá a z Leopolda se stává budoucí panovník.

Titul římského císaře ale nechce navzdory snahám otce přijít snadno. A i po smrti otce je zápas o římský trůn pro Leopolda prvním bojem na evropské scéně. Vítězí v roce 1658 a 18. července je Leopold I. Habsburský ve Frankfurtu zvolen římsko-německým císařem.

Za vlády Leopolda I. Habsburského se Habsburská říše potýká s mnoha vnějšími i vnitřními problémy. Na západě kvete tradiční rivalita s Francií a na jihovýchodě s Osmanskou říší. Vnitřním nebezpečím je nestabilita v Uhrách a část země je obsazena Turky.

V letech 1663-1664 Leopold začne poprvé válčit s Osmanskou říší – o dvacet let později pak stojí Turci před Vídní, kde jsou (i díky velké pomoci dalších evropských panovníků, především polského krále Jana III. Sobieského) Leopoldem I. 12. září roku 1683 poraženi. Toto vítězství je začátkem postupného vytlačení Turků z Uher až skoro do moře. Balkánská hranice monarchie se ustaluje přibližně na linii Sáva-Dunaj-Transylvánské Alpy.

Na západě, kde se Leopold I. sráží s rozpínavou Francií, ale tolik úspěchů nečeká. Po válce, která proběhne v sedmdesátých letech 17. století mezi koalicí Nizozemska, Španělska, Lotrinska a Habsburské monarchie a mezi Francií (pod vládou Ludvíka XIV.) a jejím spojencem Švédskem, přichází Habsburská monarchie nijmegenským mírem z roku 1679 o některá svá území. Teprve další konflikt v letech devadesátých a následný mír z Rijswijku (1697) vrací Leopoldovi jeho územní ztráty z předchozí války.

K dalšímu velkému střetu s francouzskými Bourbony dochází pak ve válce o dědictví španělské – výsledku tohoto střetu se ale Leopold I. Habsburský již nedožije.

Císař Leopold I. Habsburský je jedním z nejdéle panujících Habsburků, vládne celých 48 let. Smrt ho zastihne ve Vídni 5. května roku 1605, pohřben je v habsburské kapucínské kryptě.