Nació dentro de una familia acomodada. Al quedar huérfana, su tío, el reconocido y respetado abogado Agustín Pomposo Fernández de San Salvador es quien se hace cargo de su crianza y de administrar los bienes que heredó de sus padres. 

La solvencia económica permitió que Leona Vicario recibiera una buena educación, prefiriendo siempre las ciencias, la literatura y las bellas artes como la pintura y el canto.

Desde muy niña se caracterizó por su rebeldía y vitalidad, lo cual le permitió ser una persona abierta a las cosas nuevas. 

En el bufete de su tío conoció a  Andrés Quintana Roo, quien trabajaba como pasante de leyes, de quién se enamoró y contrajo nupcias. Asimismo, colaboró  con él con mucho entusiasmo, en favor de la protesta criolla por los acontecimientos que se sucedieron en Nueva España a partir de 1808.

Dos años más tarde colaboró de manera clandestina con los grupos independentistas, fungió como  mensajera de los insurgentes, dio cobijo a fugitivos, envió dinero y medicinas y colaboró con los rebeldes. 

En 1812, se mudó a Tlalpujahua cerca del campamento de Ignacio López Rayón, donde ayudó a la fabricación de fusiles. Sus actividades en pro de los independentistas fueron descubiertas y en 1813, la Real Junta de Seguridad y Buen Orden le instruyó un proceso en el que fueron apareciendo las pruebas que la inculparon gravemente. Fue internada en el Colegio de Belén de las Mochas donde sufrió de fuertes interrogatorios. 

Finalmente en marzo fue declarada culpable y la mantuvieron presa en el mismo Colegio de Belén, hasta que en abril fue liberada por un grupo de hombres armados bajo el mando de Andrés Quintana Roo, quien la ocultó por un tiempo para después sacarla a escondidas de la capital. Leona Vicario no abandonó la causa y continuó apoyando a la insurgencia.

A Leona Vicario se le considera heroína de la independencia mexicana.