Leonie Wesselow wurde im Januar 1998 in Hamburg geboren. Bereits in jungen Jahren erhielt sie Gesangs- und Tanzunterricht und stand mit 12 Jahren erstmals auf der Schultheaterbühne. Ihre erste Fernsehrolle spielte sie 2010 in einer Episode der Kinderserie "Das Haus Anubis". Ab 2013 nahm sie in Hamburg an Schauspielworkshops der Stage School und der Joop van den Ende Academy teil. Nach einer Hauptrolle in dem Kurzfilm "Das Mädchen ohne Hände" (2014), zum Thema Kindesmissbrauch, bekam Wesselow im Jahr 2015 ihre erste Kino-Hauptrolle: Als jüngere Tochter in der viel gelobten Mutter-Töchter-Geschichte "Back for Good", die auf der Berlinale 2017 uraufgeführt wurde. Noch vor dieser Premiere spielte sie eine kleine Rolle (als Rezeptionistin) in dem Coming-of-Age-Film "Es war einmal Indianerland" (2016) und hatte Gastrollen in mehreren Serien (u.a. "Der Kriminalist", "Der Bergdoktor"). Außerdem wirkte Wesselow ab 2014  in mehreren Inszenierungen am Thalia Theater mit (so etwa als Julia in "Romeo und Julia") und spielte die Belle in einer Hamburger Musicaladaption von "Die Schöne und das Biest" (2017).

Im Mai 2018 kam schließlich der mehrfach preisgekrönte "Back for Good" regulär in die Kinos. Zur gleichen Zeit stand Wesselow in einer Hauptrolle für den TV-Thriller "Flucht durchs Höllental" (Regie: Marcus O. Rosenmüller) vor der Kamera, der 2019 ausgestrahlt werden soll.