Léo Carbonneau naît à Pau[3], d'un père joueur international français de rugby à XV, Philippe Carbonneau[4]. Il suit les traces de son père en jouant également au rugby au sein du club de l'Avenir de Bizanos à partir de 2009[5], où ce dernier entraîne l'équipe senior[6]. Par la suite, en 2013, son père devient entraîneur du CA Brive[7], où il a été champion d'Europe en 1997 notamment[8], Léo rejoint donc ce club dans les catégories des moins de 10 ans[9]. Dès 2020, il rejoint l'effectif espoir du club puis en 2022 il signe son premier contrat espoir avec le club briviste[10],[9]. Il fait également partie du Pôle Espoirs de Brive[11].
En parallèle à sa carrière de rugbyman, il réalise des études en STAPS[10].
Son meilleur ami, Mathis Ferté, est également son coéquipier au sein du CA Brive et joue au même poste de demi de mêlée que lui, ainsi qu'à l'arrière[12].
Parmi les joueurs dont il indique s'inspirer, il cite son père, Antoine Dupont, Aaron Smith ainsi que Teddy Iribaren qu'il a vu évoluer à l'entraînement avec Brive dans sa jeunesse[4].
Léo Carbonneau est retenu par l'équipe de France des moins de 18 ans en pour préparer la rencontre face à l'Italie lors du Festival des 6 Nations[13].
Début de carrière professionnelle au CA Brive et champion du monde junior (2022-2023)
Léo Carbonneau participe à la première étape du Supersevens en avec le CA Brive où il dispute deux rencontres[14]. Il fait ensuite ses débuts professionnels en Top 14, à la suite de blessures et suspensions au sein de l'effectif briviste à son poste de demi de mêlée[12], lors d'une rencontre face au Stade français Paris où il est titularisé seulement deux semaines après avoir fêté ses dix-huit ans, il est l'auteur de débuts convaincants malgré la défaite de son équipe[15]. Par la suite, il enchaîne les rencontres sur le banc et inscrit ses premiers points à la suite d'une transformation réussie face à l'Union Bordeaux Bègles[16]. Il est alors considéré comme l'un des joueurs les plus prometteurs de l'effectif briviste malgré la mauvaise saison de son équipe[17]. Néanmoins après ce match, il se blesse aux ischio-jambiers et manque un mois de compétition[18]. Il fait son retour en janvier et découvre la Challenge Cup face à la province irlandaise du Connacht[19].
Par la suite, en février, il est retenu par l'équipe de France des moins de 20 ans à l'occasion de la deuxième journée du Tournoi des Six Nations des moins de 20 ans 2023[20]. Pour cette rencontre face à l'Irlande, il forme la charnière titulaire avec son coéquipier en club Tom Raffy[21]. Une semaine après ce match, il inscrit son premier essai en Top 14, lors de sa deuxième titularisation[22], face au Racing 92[4]. La semaine suivante, de retour avec les Bleuets face à l'Écosse, il est de nouveau titulaire, cette fois-ci avec Hugo Reus à l'ouverture[23], durant cette rencontre il inscrit son premier essai avec cette sélection et les Bleuets remportent ce match sur le score de 54 à 12[24]. Durant le mois de mars, face à l'Union Bordeaux Bègles, il dispute une partie de la rencontre au poste de demi d'ouverture à la suite de la sortie sur commotion de son coéquipier Nicolás Sánchez[25]. Après cette rencontre, il est appelé pour la quatrième journée contre l'Angleterre[26], néanmoins il est relégué sur le banc des remplaçant au profit de Baptiste Jauneau qui fait son retour dans le groupe et les jeunes français s'imposent largement 42 à 7 en Angleterre[27]. Lors de la dernière journée face aux jeunes Gallois, il remplace Jauneau en seconde période et inscrit quatre transformations durant la large victoire 67 à 17 de son équipe[28], leur permettant de terminer à la seconde place de la compétition[29].
En avril, il signe une prolongation de contrat avec son club formateur, le liant jusqu'en 2026 avec ce dernier[9]. Cependant, son club est relégué en Pro D2, à partir de la saison 2023-2024, après avoir terminé dernier du Top 14[30].
Toujours en 2023 en juin, il est retenu pour participer au Championnat du monde junior 2023[31]. À la fin de la compétition, il est sacré champion du monde avec ses coéquipiers après avoir remporté largement la finale sur le score de 50 à 14 face aux Irlandais, il remplace Baptiste Jauneau en fin de rencontre[32],[33].
Titulaire au CA Brive (depuis 2023)
En , il fait ses débuts en Pro D2 lors de la première journée de la saison face au SU Agen, en tant que remplaçant de Julien Blanc[34]. À l'occasion de la huitième journée, il se montre décisif lors du premier succès à l'extérieur de la saison de son équipe contre le Rouen Normandie Rugby en inscrivant un essai lors de la victoire 25 à 18[35]. Quatre journées plus tard, à domicile contre le Stade montois, il est de nouveau l'auteur d'une bonne performance lors du succès des siens 23 à 16, inscrivant notamment son deuxième essai de la saison après seulement treize secondes de jeu[36]. Au fil de la première partie de saison, il s'impose comme le demi de mêlée titulaire de son équipe[37], recevant les éloges de son entraîneur Pierre-Henry Broncan[38].
Début , il est annoncé qu'il reste à disposition de son club lors des trois journées du Tournoi des Six Nations des moins de 20 ans 2024 où la Pro D2 se joue en parallèle[39]. Le , il est annoncé dans un groupe de vingt-six joueurs pour la première journée du Tournoi des Six Nations[40]. Il joue la rencontre perdue contre l'Irlande puis la dernière journée également perdue, contre l'Angleterre où il est nommé capitaine[5],[41].
De retour en club, il reste le titulaire du CA Brive à son poste et continue ses bonnes performances en se montrant régulièrement décisif[42],[43]. En fin de saison, malgré un bon match de sa part, son équipe est éliminée en barrages contre l'AS Béziers et reste en Pro D2[44], dans un match où il est nommé capitaine en dépit de son jeune âge[45]. Pendant la saison, avec son club, il est le troisième joueur le plus utilisé avec 1659 minutes disputés en vingt-sept matchs et est le deuxième meilleur marqueur d'essais avec huit réalisations[46].
À l'issue de la saison, il est convoqué pour le Championnat du monde junior 2024[47]. Titulaire pendant la compétition[5], il subit cependant une blessure pendant la demi-finale remportée contre les Baby Blacks et est incertain pour la finale[48]. Toutefois, il est finalement apte et titulaire pour la finale perdue 21 à 13 contre les Anglais[49],[50].
