Регалии: Заслуженный мастер спорта СССР; Заслуженный тренер СССР; 2-кратный серебряный призер Олимпийских игр (1956, 1960) в эстафете 4х100 метров; 2-кратный бронзовый призер чемпионатов Европы (1954, 1958) в эстафете 4х100 метров; 2-кратный чемпион СССР в беге на 100 (1958) и 200 (1959) метров.
Родился 10 октября 1933 года в Полтаве (Украина).
Леонид Бартенев рос круглым сиротой и воспитывался бабушкой. В юности с успехом занимался легкой атлетикой, фехтованием и футболом. В дальнейшем выбрал спринт и выступал за киевский «Буревестник».
На Играх-1956 в Мельбурне Бартенев вместе с Борисом Токаревым, Юрием Коноваловым и Владимиром Сухаревым стал серебряным призером в эстафете 4х100 метров. Советский квартет уступил лишь американской четверке спринтеров.
Через четыре года в Риме-1960 Бартенев вновь выиграл серебро. На этот раз его партнерами были Гусман Косанов, Юрий Коновалов и Эдвин Озолин. Советская команда преодолела дистанцию за 40,1 секунды, на 0,6 секунды медленнее, чем сборная Германии, установившая мировой рекорд (39,5 секунды).
После Олимпиады Леонид Владимирович перешел на тренерскую работу, подготовил более ста мастеров спорта и мастеров спорта международного класса, в том числе призеров чемпионатов Европы и Олимпийских игр. За высокие достижения удостоился звания Заслуженный тренер СССР.
В 2007 году в Москве Бартенев был сбит автомобилем на пешеходном переходе, в результате чего получил множественные травмы и сотрясение мозга. Перенес сложнейшую нейрохирургическую операцию, однако сумел восстановиться и вернулся к работе.
Завершил тренерскую деятельность в 2012 году.