Леонора родилась в Великобритании, в богатой аристократической семье. Ее отец был владельцем текстильной фабрики. Леонора росла несносным и непокорным ребенком, из-за чего впоследствии была исключена из двух школ. С самого детства она увлекалась рисованием. Вопреки желаниям отца, Каррингтон прошла обучение живописи во Флоренции, в художественной школе в Челси, а в 1936 поступила в Лондонскую академию живописи.
В 1936 году Харрингтон впервые познакомилась с работами сюрреалистов на выставке в Лондоне и встретилась с художником Максом Эрнстом, в которого влюбилась. Ему на тот момент было 46 лет и, к тому же, Эрнст был женат. Позднее они переехали в Париж, где англичанка познакомилась с главными деятелями сюрреалистического движения. Ее картины впервые выставлялись в Париже и Амстердаме.
После ареста в 1939 Макса Эрнста французскими властями как подданного страны-противника Леонора впала в тяжелую депрессию, переехала в Мадрид, а через некоторое время была помещена в психиатрическую лечебницу города Сантандер в Испании.
В 1941 ей удается сбежать из клиники. Есть сведения, которые, как говорят, подтверждают биографы Каррингтон, о том, что из клиники её спасла няня, прибывшая на подводной лодке. Леонора перебралась в Португалию, где вступила в фиктивный брак с мексиканским поэтом, другом Пикассо, Ренато Ледук. Затем они переехали в США, где развелись по обоюдному согласию, после чего Леонора уехала в Мексику, где осталась на всю жизнь.
В Мексике она познакомилась со своим вторым мужем, венгерски фотографом Эмериком Вайсом. У них родилось двое сыновей, Пабло и Габриэль. Там же она подружилась с художницами Ремедиос Варо и Фридой Кало, писателями Октавио Пасом, Карлосом Фуэнтесом. Работала над фреской «Магический мир майя» для Национального музея антропологии. В 1960-х гг. она несколько раз снялась в кино, выступала художником по костюмам в фильме мексиканского кинорежиссера Хуана Лопеса Моктесумы «Дом сумасшедших» (1973).
В работах Каррингтон присутствовали мифологические мотивы, они отличались мистицизмом и фантастическими образами, свойственными сновидениям. Кроме картин и скульптур, Каррингтон создавала литературные произведения - рассказы, романы, эссе и стихи - которые были популярны по всему миру, но практически не переводились на русский язык.
Леонора Каррингтон умерла в мае 2011 года, в возрасте 94 лет, в госпитале Мехико, в результате осложнений после пневмонии.
