В 1931 году окончил Ленинградский университет и работал в Ленинградском геологическом Управлении (СЗГУ). С августа 1941 г. по май 1945 г. Л. Я. Харитонов находился на фронтах Великой Отечественной войны, затем участвует в войне с Японией. 
Он редактировал и составлял том «Геология СССР» (Мурманская область). В 1950 г. Леонид Яковлевич защитил кандидатскую диссертацию. С 1953 г., не прерывая творческих связей с СЗГУ, он перешел в Ленинградский государственный университет  в качестве доцента кафедры общей геологии. Был членом редколлегии «Геологическая карта СССР». Монография «Структура и стратиграфия карелид восточной части Балтийского щита» была представлена к защите в качестве докторской диссертации. Защитить он её не успел.
Из более 80 научных работ 60 опубликовано. Среди них выделяются работы по геологии и структуре никеленосных месторождений Печенги. 
За участие в Великой Отечественной войне Л. Я. Харитонов награжден медалями: «За оборону Ленинграда», «За победу над Германией», «за победу над Японией».

Фотоальбомы в Совете ветеранов СПбГУ