En vida fue pareja del pintor surrealista alemán Max Ernst (1891-1976) y con él viajaría a París, donde congenió con artistas del movimiento surrealista como Salvador Dalí, Marcel Duchamp, André Breton y Pablo Picasso. Carrington recaló en España a comienzos de la Segunda Guerra Mundial, y unos meses después, tras haber sufrido una crisis nerviosa y haber estado ingresada por orden de su familia en un manicomio de Santander, huyó a Lisboa y desde allí a México.
Leonora estaba familiarizada desde pequeña con los mitos celtas, muy presentes en sus cuadros, a los que sumaría los mundos mágicos y fantásticos que hallaría en México, un país que tuvo una enorme influencia en su obra. Algunos de sus cuadros más destacados fueron La giganta, Quería ser pájaro, Laberinto, El despertar, Y entonces vi a la hija del Minotauro y El juglar.
Recientemente, la escritora mexicana Elena Poniatowska, que en 2011 escribió la novela Leonora, inspirada en su vida, consideró a Carrington una figura «tan grande» como la de la propia Frida Kahlo.
Entre otros reconocimientos, la reina Isabel de Inglaterra la condecoró con la Orden del Imperio Británico. En 2005, cuando estaba a punto de cumplir 90 años, declaro: «La idea de pintar o escribir algo surge así nomás, como cocinar o coser algo. Es un momento y ya, viene de manera natural».
Carrington estaba casada con Imre Weisz, fotógrafo de origen húngaro, con quien tuvo dos hijos.