Leonie Behrmann wächst in einer Berliner jüdischen Familie auf. Sie besucht das Gymnasium und arbeitet nach ihrem Abschluss als Volontärin in einer Möbeltischlerei. Ab Oktober 1928 ist Leonie Behrmann an verschiedenen Kunst- und Werkschulen in Berlin und Köln tätig. Wegen ihrer besonders guten Leistungen erhält sie mehrere Auszeichnungen. 1933 bis 1934 arbeitet sie in Paris, 1935 für ein Berliner Architekturbüro.
Leonie Behrmann steht der kommunistischen Bewegung nahe und ist Mitglied im Revolutionären Studentenbund. Nach der nationalsozialistischen Machtübernahme 1933 leistet sie im kommunistischen Umfeld Widerstand gegen den Nationalsozialismus in Berlin und Prag. Zu ihren Aufgaben gehören das Zusammenstellen und die Weitergabe von Berichten, das Verbreiten verbotener Schriften, das Anwerben von Jugendlichen für die Widerstandsarbeit sowie die Teilnahme an Besprechungen mit verschiedenen Funktionärinnen und Funktionären.
Im Juli 1936 festgenommen, wird Leonie Behrmann im September 1937 vor dem „Volksgerichtshof“ zu sechs Jahren Zuchthaus verurteilt. Vor Gericht wird explizit auf ihre jüdische Herkunft hingewiesen.
Nach der Haftstrafe im Zuchthaus Jauer wird sie im September 1942 aus Berlin in das Ghetto Riga deportiert. Dort kommt Leonie Behrmann wenige Tage nach ihrer Ankunft aufgrund der menschenunwürdigen Bedingungen ums Leben.