Леонидас Кавакос родился в 1967 году в Афинах. Обучался в Греческой консерватории у Стелиоса Кафантариса, совершенствовался у Джозефа Гингольда в Университете Индианы (Блумингтон, США) и у Ференца Радоша в Академии имени Ференца Листа (Будапешт). В 1985 году выиграл Международный конкурс имени Яна Сибелиуса в Хельсинки, в 1988 году – Наумбурговский конкурс в Нью-Йорке и Международный конкурс имени Никколо Паганини в Генуе, где был удостоен чести сыграть на знаменитой скрипке Il Cannone работы Гварнери «дель Джезу» (1743), принадлежавшей Паганини.
Выступает как солист и дирижер со многими известными оркестрами, часто совмещая на сцене оба творческих амплуа. Среди коллективов, с которыми сотрудничал Кавакос, – Венский филармонический и Венский симфонический оркестры, Королевский оркестр Консертгебау (Амстердам), Лондонский филармонический и Лондонский симфонический, Симфонический оркестр Баварского радио, Берлинский, Мюнхенский, Роттердамский, Нью-Йоркский, Израильский, Чешский филармонические, кёльнский Гюрцених-оркестр, Бамбергский симфонический, Будапештский фестивальный оркестр, оркестр Национальной академии Санта-Чечилия в Риме, Национальный симфонический оркестр Дании, Королевский филармонический оркестр Стокгольма, оркестры Итальянского и Финского радио, Романдской Швейцарии, Госоркестр России имени Е. Ф. Светланова, Симфонический оркестр Сингапура, оркестры Сан-Франциско, Бостона, Вашингтона, Кливленда, Хьюстона, Камерный оркестр Европы. В 2007–2009 годах Леонидас Кавакос руководил оркестром Camerata Salzburg.
Его партнерами по сцене были Марис Янсонс, Кристоф Эшенбах, Зубин Мета, Даниэле Гатти, Герберт Блумстедт, Джанандреа Нозеда, Пааво Ярви, Стефан Денев, Майкл Тилсон Томас, Алан Гилберт, Дэниел Хардинг, Андрис Нелсонс, Юрий Темирканов, Владимир Юровский и другие знаменитые дирижеры. Летом 2019 года Кавакос дирижировал Фестивальным камерным оркестром на фестивале в Вербье и Бостонским симфоническим оркестром на Тэнглвудском фестивале. В качестве «звезды» (Artiste Etoile) Люцернского фестиваля выступал с оркестрами под управлением Янника Незе-Сегена, Валерия Гергиева и Андреса Ороско-Эстрады, а также дал сольный концерт с Юйцзя Ван. Среди недавних ангажементов артиста – концерты с Йо-Йо Ма и Эмануэлем Аксом в Карнеги-холле, с Симфоническим оркестром Сингапура и Филармоническим оркестром Сеула в ходе гастролей по Азии, с Филармоническим оркестром Радио Франс под управлением Филиппа Херревеге и Филармоническим оркестром Люксембурга (дирижер – Густаво Химено).
После победы на конкурсе в Хельсинки скрипач записал концерт Сибелиуса в двух версиях – оригинальной 1903 года (первая запись в истории) и финальной 1905 года с Симфоническим оркестром Лахти под управлением Осмо Вянскя (Bis, диск удостоен премии «Концерт года» от журнала Gramophone, 1991). Позднее выпустил под различными лейблами скрипичные концерты Берга, Хиндемита, Шумана, сонаты Изаи, 24 каприса Паганини, сочинения Баха, Крейслера, Равеля, Франка, Форе, Сен-Санса, Энеску и Стравинского.
В 2012 году артист подписал эксклюзивный контракт с фирмой Decca Classics, и его дебютный релиз – полное собрание скрипичных сонат Бетховена с пианистом Энрико Паче – принес Кавакосу премию ECHO Klassik в категории «Инструменталист года» (2013) и номинацию на премию «Грэмми». С 2018 года Кавакос – эксклюзивный артист компании Sony Classical, с которой ранее выпустил записи концертов Мендельсона (премия ECHO Klassik, 2009) и Моцарта с Camerata Salzburg, а также все трио Брамса с Йо-Йо Ма и Эмануэлем Аксом. Два последних релиза приурочены к 250-летию со дня рождения Бетховена: в 2019 году вышел диск с записью скрипичного концерта и септета (с Симфоническим оркестром Баварского радио); в 2020 году – все сонаты для скрипки и фортепиано (с Энрико Паче).
Кавакос много работает с молодыми музыкантами, ежегодно проводит мастер-классы для скрипачей и камерных ансамблей в Афинах.
Удостоен премии «Артист года» от журнала Gramophone (2014) и высшей музыкальной награды Дании – Премии Леони Соннинг (2017). Играет на скрипке Willemotte работы Антонио Страдивари (1734), владеет коллекцией скрипок известных современных мастеров.