Né à Constantinople, fils de Constantin V et de sa première femme, la princesse khazare [1] baptisée sous le nom d’Irène.
Son père l’associe au trône dès 751. Devenu seul empereur, il poursuit la politique de son père en supportant l’iconoclasme [2] mais en apaise les tensions nées de la crise et permet ainsi le retour à un climat religieux plus modéré.
Il est influencé dans cette politique par sa femme Irène, très attachée au culte des images. Le seul acte de répression rapporté est la flagellation de plusieurs hauts fonctionnaires iconophiles [3] l’année de sa mort. Cela correspond au renouveau de l’iconoclasme à la fin de son règne, notamment après la mort du patriarche Nicétas , le 6 février 780.
Il surveille de près les Bulgares et obtient notamment le baptême du khan [4] Telerig . Il combat les Arabes, en Syrie en 776 et 778, et en Anatolie en 779 mais ne peut empêcher les incursions en Asie Mineure en 776, 779 et 780.
Il épouse le 3 août 768 Irène avec qui il a un fils, Constantin , plus tard aveuglé par sa mère qui prend alors le pouvoir à sa place en devenant impératrice.
Désireux de donner la légitimité impériale à son fils Constantin alors que ses frères possèdent déjà la qualité de césars, il le fait couronner coempereur, probablement sous la pression de l’armée. À la différence de ses deux prédécesseurs, Léon demande une prestation de fidélité à l’armée, aux sénateurs et aux représentants des provinces et des professions. Il veut ainsi s’appuyer sur la volonté du peuple. Par ce biais, la conception de la succession monarchique du père au fils aîné progresse dans les mœurs byzantines sans pour autant devenir naturelle. La tentative de complot ourdie par les partisans du césar Nicéphore un des frères de l’empereur le montre bien. Les membres de ce complot sont toutefois bannis à Cherson [5] par un silention [6] convoqué par Léon IV pour prononcer la sentence.
Il meurt de la fièvre à Strongylon lors d’une campagne contre les Bulgares.