En 2007, Leonie Benesch apareció en el largometraje Beautiful Bitch de Martin Theo Krieger.
[1] Ganó el premio a la mejor actriz por esta película en la ceremonia de los Young Artist Awards en 2010.
[2] En 2010, interpretó un papel secundario en Picco de Philip Koch.
El mismo año, fue Yvonne Fondu au noir (Colores en la Oscuridad) de Sophie Heldman, junto a Senta Berger y Bruno Ganz.
En 2017, interpretó el papel de Greta Overbeck en la serie Babylon Berlin, gracias a la cual ganó el premio a la mejor actriz de reparto en el Deutscher Schauspielpreis en 2018.