Comprise au centre du ban communal de Nancy, d'une direction générale nord-sud, la voie longe sur sa partie orientale la gare de Nancy et les voies ferrées adjacentes.
La rue Saint-Léon relie le viaduc Kennedy, l'avenue Foch et la rue de la Commanderie, au carrefour sis au sud de la voie, à la rue de l'Armée Patton et la rue Raymond-Poincaré. La voie possède l'une des entrées piétonnes de la gare de Nancy, ainsi qu'une voie d'accès au parking souterrain contigu.
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