남부 이탈리아 출신의 로마인으로 평범한 가정에서 태어난 성 레오 3세는 어려서부터 교황청에서 일했다.

그는 795년 12월 25일 교황 하드리아누스 1세(Hadrianus I)가 선종한 직후 교황으로 선출되었다.

선출 당시 산타 수산나(Santa Susanna) 성당의 추기경 사제였던 그는 자신의 교황 선출에 불만을 품은 무리들로부터 수많은 도전을 받아야만 했다.

성 마르코(Marcus) 축일에는 행렬 도중 반도들에 의해 피납되어 혀가 잘리는 등 거의 산송장이 될 정도로 고초를 겪었다.

그러나 상처가 급속도로 회복되어 모든 이들이 이를 기적으로 간주하였다.

그는 재임 기간 중에 프랑크 왕국의 왕 샤를마뉴(Charlemagne)를 대관하였다.

이 결과로 그는 교회 재건과 교황청과 국가들 간의 관계 회복을 성공적으로 성취하였다.

교황으로서 20여년 간 재위했던 그는 1673년 로마 순교록의 성인 목록에 올랐다.