Леонид Бретаницкий родился 23 июля 1914 года в Одессе в семье музыканта, скрипача Семёна Бретаницкого, который позже был профессором Бакинской консерватории.
В 1938 году Бретаницкий окончил архитектурный факультет Азербайджанского государственного политехнического института.Архитектурные памятники Азербайджана пробудили в юном Бретаницком интерес к архитектуре Востока, благодаря чему Леонид Семёнович поступил в аспирантуру Института живописи, скульптуры и архитектуры в Ленинграде, где учился под руководством профессора Николая Бакланова.
В этот период Бретаницкий сотрудничал с Отделом Востока Государственного Эрмитажа. Именно в этот период сформировались его научные взгляды.
В первые годы после войны Бретаницкий опубликовал ряд научных работ про такие сооружения, как найденные на дне Бакинской бухты укрепления и Карабагларские мавзолеи. Также Бретаницкий изучал архитектурные памятники Средней Азии, принимал участие в работах Таджикской археологической экспедиции.
В 1949 году Бретаницкий впервые стал выделять архитектурные школы в зодчестве отдельных стран Востока.
С 1951 года Леонид Бретаницкий руководил лабораторией научных проблем реставрации памятников азербайджанского зодчества в Институте архитектуры и искусства Академии наук Азербайджанской ССР.Леонид Семёнович Бретаницкий скончался 27 июня 1979 года.