Les parents de Leo Gorcey étaient l'acteur Bernard Gorcey (né en 1888) qui mesurait 1,47 m, et Josephine Condon (née en 1901), qui mesurait 1,49 m et pesait 43 kg ; ils travaillaient dans le music-hall à New York. En 1915, Josephine, âgée de 14 ans, donna naissance à Fred. En 1917, Leo naquit, un gros bébé de 5,5 kg ; à l'âge adulte, il mesurerait 1,68 m. En 1921, son frère David Gorcey vint au monde. En 1935, Leo et David apparurent dans la pièce de théâtre « Dead End ». En 1937, celle-ci fut adaptée au cinéma, et Leo devint l'un des acteurs les plus sollicités pendant les vingt années suivantes : de 1937 à 1939, il joua dans sept films des Dead End Kids, de 1940 à 1945 dans 21 films des East Side Kids, de 1946 à 1956 dans 41 films des Bowery Boys.
En 1939, Leo épousa Kay Marvis, une danseuse de 17 ans qui apparut dans quatre de ses films. Ils divorcèrent en 1944 après cinq années de mariage ; elle finit par épouser Groucho Marx. En 1945, Leo se maria avec Evalene Bankston ; ils divorcèrent en 1948. Leo devait lui verser 50 000 dollars en tant que règlement de divorce ; cependant, quand deux détectives qu'elle avait engagés s'introduisirent par effraction dans sa maison, il riposta en tirant sur eux. Ils l'assignèrent en justice, et Leo intenta un contre-procès pour entrée illégale et gagna 35 000 dollars. En 1949, Leo se maria avec Amelita Ward, qu'il avait rencontrée en tournant Smugglers' Cove (1948). Leur mariage donna naissance à Leo Gorcey Jr. en 1949, et à une petite fille qu'ils prénommèrent Jan (d'après Jan Grippo, producteur et manager de Leo) en 1951. Ils divorcèrent en 1956. Cette année-là, Leo épousa sa jeune nounou, Brandy, qui s'occupait de ses deux enfants. Ils eurent une fille, Brandy Jo, en 1958. Le couple divorça en 1962. Leo se maria pour la dernière fois en février 1968, unissant sa destinée à Mary Gannon. Il resta marié à celle-ci jusqu'à sa mort due à une cirrhose du foie, le 2 juin 1969, à Oakland, en Californie.
