Родился 14 июня 1930 года в Краматорске, Сталинская (ныне Донецкая) область.
Окончил ВГИК (1955, мастерская Бориса Бибикова и Ольги Пыжовой).
С 1956 года — актёр Киевской киностудии им. А.П. Довженко.
Актёр огромного дарования, из тех, что называют "самородками". Как комета, промчался по экранам в конце 1950-х. Сыграл Парфена Рогожина в пырьевском "Идиоте", после чего о нем заговорили буквально все. Затем Красильникова в рошалевском "Хождении по мукам". И, наконец, в фетинском "Жеребенке" (по Шолохову). Казалось, его ждала блестящая карьера. Но все надежды рухнули. Пархоменко стали предлагать небольшие "бандитские" роли. Самая известная из которых - Фролов в ленте Семена Туманова "Ко мне, Мухтар" (на съемках Леонид чуть сам не погиб от зубов этого пса).
Постепенно актер начал пить. Что и привело, в конце концов, к его безвременной кончине в 1975 году.
роли в кино
1967 И никто другой :: эпизод
1966 Неуловимые мстители :: Корней
1965 Год как жизнь :: сумасшедший в камере
1964 Товарищ Арсений :: провокатор
1964 Ко мне, Мухтар! :: Фролов
1964 Донская повесть :: белый казак
1963 Сотрудник ЧК :: Сева
1962 Никогда :: Щербак
1961 Казаки :: сотник
1961 Битва в пути :: эпизод
1960 Хлеб и розы :: звонарь
1960 Повесть пламенных лет :: эпизод
1959 Жеребёнок (короткометражный) :: командир эскадрона :: главная роль
1958-1959 Хождение по мукам :: Алексей Красильников
1958 Поэма о море :: Иван Гуренко
1958 Идиот :: Парфен Рогожин :: главная роль
1957 Поединок :: Веткин Павел Павлович
1957 Неповторимая весна :: Брёхов
1956 Полюшко-поле :: Захар Петрович Гуров
1956 Павел Корчагин :: чекист Холява
1956 Иван Франко :: Михайло Гринчук
1955 Дорога :: офицер госбезопасности
1955 Вольница :: Матвей Егорович
1954 Об этом забывать нельзя :: сотрудник госбезопасности
