Родился в селе Кудиново, ныне Малоярославецкого района Калужской области, в потомственном имении, был седьмым (последним) ребенком в семье.

В 1849 окончил семь классов Калужской гимназии с отличными отметками по всем предметам, кроме физики и математики, продолжил учебу в Ярославском Демидовском Юридическом Лицее, но по желанию матери перешел на Медицинский факультет Московского Университета.

Служил военным лекарем во время Крымской войны 1853-56. В 1863-73 консул в ряде греческих городов. В 1880-87 цензор в Москве. В 1887 вышел в отставку. Кудиново еще в 1882 пришлось продать, но он приобрел домик за оградой Оптиной Пустыни, где и поселился с супругой и верными слугами.

Его духовником с конца 70-х был знаменитый старец Амвросий Оптинский, без благословения которого он ничего не предпринимал. В 1891 К. Н. Леонтьев исполнил свой давний обет - принял тайный постриг под именем Климента, однако старец Амвросий не благословил его оставаться в Оптиной пустыни и направил в Сергиев Посад. Поселившись в начале сентября в лаврской гостинице, он в октябре получил известие о кончине о. Амвросия, а менее чем через месяц сам заболел воспалением легких и скоропостижно скончался. Похоронен в в Гефсиманском скиту на кладбище у церкви Черниговской иконы Божией Матери.