Окончил семилетку и Свердловский строительный техникум. С 1960 года работал в колхозе «Память Ленина» Колмогоровского сельсовета Каргапольского района. Затем служил в рядах Советской Армии[2].
С 1962 по 1965 год работал бетонщиком на заводе ЖБИ, строительного треста № 42 в Челябинске. В июле 1965 года, по рекомендации завода, был принят на службу в отдел милиции Ленинского райисполкома города Челябинска, на должность милиционера[3].
Гибель
Вечером 1 августа1965 года, Харлов вместе с милиционером Филипповым и участковым Киселёвым нёс службу по охране района близ трамвайно-троллейбусного диспетчерского пункта на улице Дорожная. На диспетчерский пункт было совершено разбойное нападение пьяных хулиганов. Диспетчер Мария Фёдоровна Новикова позвала на помощь милицию, использовав служебный свисток. Услышав свисток о помощи, Леонид увидел убегающего нарушителя Костричкина, стал его преследовать. Костричкин увидел, что его преследуют, поднял булыжник и, развернувшись, два раза ударил милиционера по голове. От полученных травм Леонид Александрович потерял сознание и упал на руки подбежавших товарищей[4].
В 1968 году улица Дорожная была переименована в улицу Харлова.
Приказом МООП РСФСР от 21 мая 1966 года № 292 Харлов Л. А. зачислен навечно в списки личного состава отдела милиции Ленинского райисполкома г. Челябинска[6].
Мемориальная доска, размещена на доме № 2 по улице Дорожная, 27 ноября 1967 года, в 1972 году заменена другой мраморной доской с барельефом Харлова. Автор барельефа — скульптор П. Я. Фоминых[7].
Мемориальная доска, размещена на здании Отдела полиции № 1 Управления МВД по Ленинскому району г. Челябинска, ул. Нахимова, дом 1 / ул. Машиностроителей, 16. Надпись: «Сотрудники Ленинского РОВД Г. Челябинска, погибшие при исполнении служебного долга Кукарских И.Ф., Харлов Л.А., Масленников В.Т.»[8].
Упомянут на одном из стендов у памятника солдатам правопорядка возле краеведческого музея города Челябинска.
Имя Харлова в 1984 году присвоено пионерскому клубу г. Челябинска (ныне детский Клуб по месту жительства им. Харлова), ул. Барбюса, 3; в клубе существует музей Харлова.