Леопольд Готтлиб родился 3 июня 1879 года в г. Дрогобыч (Галиция, Австро-Венгерская империя, ныне - Львовская область Украины) в богатой идишской и польскоязычной ортодоксальной еврейской семье, и был одним из одиннадцати детей Исаака Готтлиба — владельца завода, и Фани Тигерман. Родители поддерживали сына в желании стать художником. Они надеялись, что он пойдёт по стопам старшего брата Маурицио Готтлиба, выдающегося художника, скончавшегося в возрасте двадцати трёх лет.
С 1896 по 1902 год Леопольд Готтлиб изучал живопись в Школе изящных искусств в Кракове под руководством художников Яцека Мальчевского и Теодора Аксентовича. По окончании обучения он получил первую премию по живописи и стипендию на обучение за границей. В 1903 году Готтлиб приехал в Мюнхен и продолжил обучение у Антона Ажбе, зарабатывая на жизнь рисованием портретов на заказ. Он с удовольствием копировал голландцев в Старой пинакотеке Мюнхена, и тогда же начал выставляться во Львове.
В 1904 году обосновался в Париже. Он был инициатором создания в 1905 году Краковской "группы пяти", в которую входили Властимил Гофман, Мечислав Якимович, Ян Рембовский и Витольд Войткевич. Вместе с членами группы Готтлиб выставлял свои работы в Кракове (1905), Львове (1906), Вене (1906, 1908), Берлине (1906) и Варшаве (1907).
В 1906 году он уехал преподавать живопись в академии искусств Бецалель в Иерусалиме. По возвращении в Париж в 1908 году женился, принимал активное участие в художественной жизни Монпарнаса. Сошелся с Жюлем Паскиным, Диего Риверой, Андре Сальмоном, Мелой Мутер и Эли Надельманом. Стал знаменит своими портретами, ему часто позировали друзья.
В 1912 году состоялась первая персональная выставка художника во Львове, в том же году его работы были показаны в галерее Жозе Далмау в Барселоне. Выставлялся на парижских салонах Autumn, Independent, Société Nationale des Beaux Artes и Tuileries, в венском Сецессионе. Его известности способствовали ведущие критики Андре Салмон и Адольф Баслер.
Широкую известность получила дуэль с его другом Моисеем Кислингом, состоявшаяся 12 июня 1914 года. Секундантом Готтлиба был мексиканский художник Диего Ривера. Поединок состоялся в Парк де Пренс на окраине Парижа при большом скоплении свидетелей и репортеров. Художники договорились драться до первой крови. В течение часа противники ожесточенно дрались на шпагах, пока Готтлиб резким взмахом не рассёк слегка нос Кислинга, и тот с гордостью демонстрировал свою рану фотографам.
В 1913 году Готтлиб принимал участие в дебатах на тему независимости Польши, проводимых Обществом польских художников Парижа, созданном в 1910 году скульптором Станиславом Островским. Среди членов организации были Анри Хайден, Эжен Зак и Мела Мутер.
Готтлиб также входил в полувоенную организацию «Стрелок», о существовании которой было известно лишь узкому кругу людей. Он открыто выступал за идеи польского патриотизма и примкнул к рядам маршала Пилсудского. Во время войны 1914–1918 гг. Готтлиб воевал в рядах польских легионов, писал сцены солдатской жизни, рисовал портреты командиров и солдат. Свои рисунки и литографии он представил на «Выставке польских легионов», организованной в Люблине в 1917 году. Они были доработаны после войны и объединены в сборник литографий, выпущенный в год смерти художника.
После окончания военных действий он сначала поселился в Польше, позже жил в Вене и Германии. В 1919 году Готтлиб давал уроки в Академии искусств Закопане в Татрах.
В 1920-х годах Готтлиб вернулся в Париж, выставлялся в Galerie aux Quatre Chemins (1927), d'Art de Montparnasse (1928), Bonaparte (1930) и Zak (1934). с 1920 по 1930 год, был членом венской художественной группы Hagenbundu. В 1923 году стал соучредителем Еврейского общества популяризации искусства. Постоянно поддерживал контакты с польскими художественными объединениями: «Формисты», «Hegebund», «Группа пяти», Союз польских художников «Ритм». В начале 1930-х годов жил в Германии.
24 апреля 1934 г. умер в Париже от болезни печени. Его жена была депортирована в апреле 1943 года.
"В начальный период своего творчества Готтлиб находился под сильным влиянием стиля «Молодая Польша», он писал людей, погруженных в задумчивость, охваченных декадентским бессилием, характерными для этих образов являлись меланхоличная аура и глубокие психологические характеристики моделей (портреты Андре Салмона, Жюля Паскина, Диего де Риверы, Стефана Жеромского, Яна Каспровича). Готлиб также вписывал человеческие силуэты в декоративные композиции, изображающие пустынные города и обширные пейзажи.
В 20-е годы в творчестве Готтлиба появились библейские мотивы, развивающие темы Ветхого и Нового Заветов.
В 30-е годы декоративные качества его картин базировались на плотном композиционном ритме, определяемом феноменальными, почти лишенными физиогномических особенностей фигурами в интерьерах".
(Искусствовед Ирена Коссовска, Институт искусств Польской академии наук).
Леопольд Готnлиб был включен в «Энциклопедический словарь живописи» как выдающийся представитель "Парижской школы" из Галиции.
