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 «Жеребёнке» (по Шолохову). Казалось, его ждала блестящая карьера. Но все надежды рухнули. Пархоменко стали предлагать небольшие «бандитские» роли. Самая известная из которых – Фролов в ленте Семёна Туманова «Ко мне, Мухтар» (на съемках Леонид чуть не погиб от зубов пса). Постепенно актёр начал пить.
1965Год как жизньФильмв роли madman in a cell
1964Сотрудник ЧКФильмв роли Seva
1962НикогдаФильмв роли Shcherbak
1961Битва в путиФильм
1961Повесть пламенных летФильмв роли soldier
1960ЖеребёнокФильм
1960Хлеб и розыФильм
1959Хмурое утроФильмв роли Krasilnikov
1958Поэма о мореФильмв роли Ivan Gurenko
1958ИдиотФильмв роли Parfyon Rogozhin
1958Восемнадцатый годФильмв роли Krasilnikov
1957ПоединокФильм
1957Неповторимая веснаФильмв роли Bryokhov
1957Полюшко-полеФильм
1956Павел КорчагинФильм
1956ВольницаФильм
1956Иван ФранкоФильм