Copiapoa leonensis es una especie de cactus pequeño solitario que generalmente no está ramificado, aunque a veces lo encontramos con dos o más cabezas.
Los tallos tienen consistencia dura y aunque su forma es esférica, tienden a alargarse ligeramente.
Es fuerte y se une al tallo mediante una constricción en forma de cuello.
Están divididas en tubérculos redondeados que se disponen en espiral en las plantas más jóvenes.
Las brácteas presentan escamas pequeñas de color rojizo y las axilas son desnudas.