Leonardo merupakan salah satu pelatih yang berpindah ke rival mantan klubnya. Semasa masih aktif sebagai pemain, ia menghabiskan 5 tahun masa baktinya di AC Milan sebelum memutuskan gantung sepatu pada tahun 2003. 

Tujuh tahun setelah pensiun, ia pun diangkat sebagai manajer baru Rossoneri. Pada setengah musim pertamanya bersama Milan, Leonardo dinilai lumayan berhasil meningkatkan performa skuatnya dengan mengandalkan peran Ronaldinho, Andrea Pirlo, dan Clarence Seedorf pada formasi 4-2-1-3 kesukaannya.

Sayangnya, perjalanan pelatih asal Brasil ini kemudian tidak berjalan lancar. Hubungannya dengan Presiden Silvio Berlusconi pun retak sehingga ia memutuskan keluar dari kursi kepelatihan Milan pada pertengahan tahun 2010.

Seakan ingin membalas dendam, tak sampai setahun kemudian ia mengumumkan kesepakatan baru dengan Inter Milan yang mengangkatnya sebagai pelatih utama klub. Hal ini pun membuat kesal mantan penggemar di Milan.

Akan tetapi kariernya di klub rival pun tak berjalan dengan mulus. Pelatih kelahiran 5 September 1969 ini harus hengkang lebih awal setelah mengomandoi Nerazzurri di 32 laga saja. Ia bahkan sempat dipermalukan saat Inter dikalahkan Milan 3 gol tanpa balas di pertandingan Serie A 2 April 2011 silam.

Pasca hengkang dari Inter, Leonardo sempat menjadi Direktur Olahraga di Paris Saint-Germain sebelum kembali melatih salah satu klub asal Turki, Antalyaspor.