Karl Konstantin Lebrecht Leonhard Graf von Blumenthal wurde am 30. Juli 1810 in Schwedt a. O. als Sohn des Rittmeisters Ludwig Albrecht von Blumenthal geboren.
Er wurde am 15. Juli 1820 in das Kadettenkorps in Kulm aufgenommen und trat am 28. Juli 1827 als „Seconde-Lieutenant“ in das Garde-Reserve-Infanterie-Regiment in Potsdam ein. Nach Durchlaufen verschiedener Dienststellungen wurde er am 6. Januar 1849 Hauptmann im Großen Generalstab, nachdem er ab 1846 im topographischen Büro Anstellung gefunden hatte.
Im Jahre 1858 wurde er, inzwischen Oberstleutnant, persönlicher Adjutant des Prinzen Friedrich Karl von Preußen, des Neffen des späteren Königs und Kaisers Wilhelm I. Am 8. Mai 1860 wurde er mit der Führung des drei Tage zuvor errichteten 31. Kombinierten Infanterie-Regiments beauftragt. Dieses Regiment war im Zuge der Heeresreform von 1860 gebildet worden und erhielt per AKO vom 4. Juli 1860 die endgültige Bezeichnung 3. Thür. Infanterie-Regiment Nr. 71.
Am 31. Mai 1860 rückten die beiden in Mühlhausen (II) und Querfurt (F) stehenden Bataillone in Erfurt ein und bezogen zusammen mit dem dort gebildeten I. Bataillon Kasernen auf der Zitadelle Petersberg (Kaserne III und später Kaserne A) sowie Stadtquartiere in der Festung Erfurt
(Schottengasse sowie Gotthardt- und Johannesstraße) .
Am 1. Juli 1860 wurde Leonhard von Blumenthal unter gleichzeitiger Beförderung zum Oberst zum Regimentskommandeur ernannt. Unter ihm erlebte das Regiment, dessen I. Bataillon ab 1867 in Sondershausen lag, ein trauriges und ein freudiges Ereignis: Am 2. Januar 1861 wurde das Regiment zusammen mit der gesamten Erfurter Garnison aus Anlaß des Ablebens König Friedrich Wilhelms IV. zur Trauerparade auf dem Friedrich-Wilhelm-Platz (heute Domplatz) versammelt.
Am 18. Oktober 1861 fanden die Krönungsfeierlichkeiten für König Wilhelm I. in Königsberg statt, an denen Oberst von Blumenthal unter Mitführung der Fahne des I. Bataillons teilnahm.
Am 14. Februar 1863 wurde Oberst von Blumenthal zum Chef des Generalstabs des III. Armeekorps ernannt. Nach seinen großen Verdiensten in den Einigungskriegen von 1866/67 (Nachod, Königgrätz) und 1870/71 (Weißenburg, Wörth, Sedan, Paris) wurde er als Generalleutnant am 23. Mai 1871 zur Dienstleistung bei der Armee des Kronprinzen als Chef des Generalstabs kommandiert und per AKO vom 16. Juni 1871 à la suite des IR Nr. 71 gestellt. Er erhielt damit die Berechtigung zum Tragen der Uniform des Regiments, dessen erster Kommandeur er gewesen war.
Am 30. Oktober 1871 wurde er Chef des IV. Armeekorps, per AKO vom 22. März 1873 erfolgte seine Ernennung zum General der Infanterie.
Zahlreiche Ehrungen sollten in den folgenden Jahren bis zu seinem Tode im Jahre 1900 noch folgen: Am 2. September 1873 erhielt das Fort XII vor Straßburg den Namen Fort Blumenthal; am selben Tage wurde er zum Chef des Füsilier-Regiments Nr. 36 ernannt.
Am 30. Juli 1877, seinem 50jährigen Dienstjubiläum, erfolgte an ihn die Verleihung des Hohen Ordens vom Schwarzen Adler; am 19. September 1883 wurde er in den Grafenstand erhoben. Kaiser Friedrich III. verlieh ihm am 15. März 1888 den Rang eines Generalfeldmarschalls. Im selben Jahre wurde er am 12. April 1888 Generalinspekteur der 4. Armeeinspektion und Chef des Reitenden Feldjägerkorps
Am 27. Juni 1892 wechselte er als Generalinspekteur zur 3. Armeeinspektion und wurde am 15. Dezember 1894 à la suite des Garde-Füsilier-Regiments gestellt.
Er starb am 22. Dezember 1900 im hohen Alter von 90 Jahren zu Quellendorf in Anhalt und wurde anschließend in der Familiengruft zu Krampfer (Kreis Westprignitz) beigesetzt. Das FR Nr. 36 trug ab 1900 den Namen Füsilier-Regiment Generalfeldmarschall Graf Blumenthal (Magdeburg.) Nr. 36.