Leonor de Habsburgo-Lorena nació en 1994 en Salzburgo como hija del archiduque Carlos de Habsburgo-Lorena, un política y jefe de la Casa de Habsburgo-Lorena, y la baronesa Francesca Anne Dolores Freiin Thyssen-Bornemisza de Kászon et Impérfalva, una coleccionista de arte y miembro de la Familia Thyssen y Bornemisza.^[1]​ Sus abuelos maternos son el Barón Hans Heinrich Thyssen-Bornemisza y Fiona Frances Elaine Campbell-Walter.^[2]​ Sus abuelos paternos fueron el Archiduque Otón de Habsburg, Príncipe Heredero de Austria y la princesa Regina de Sajonia-Meiningen. Sus bisabuelos paternos fueron Carlos I de Austria y Zita de Borbón-Parma, quienes fueron respectivamente el último emperador y la última emperatriz de Austria.^[3]​ Habsburgo asistió a un colegio privado en Gstaad antes des estudiar derecho en la European Business School London.^[4]​ Habsburgo trabaja como modelo y ha aparecido en campañas y desfiles de Dolce & Gabbana.^[5]​^[6]​ Fue arrestada en Coachella por beber mientras era menor de edad, pero más tarde fue confirmado que era adulta y no se presentaron cargos contra ella.^[7]​ Su hermano es un corredor de carreras automovilísticas, Fernando Zvonimir de Habsburgo-Lorena.^[8]​ Desde 2017, Habsburgo mantiene una relación con el corredor de carreras belga, Jérôme d'Ambrosio.^[9]​^[10]​ Contrajeron matrimonio civil el 20 de julio de 2020 en el Registro Civil de Mónaco. Su primer hijo en común, Otto, nació el 20 de octubre de 2021.^[11]​

Habsburgo no usa los títulos imperiales tradicionales de Archiduquesa de Austria y Princesa Real de Hungría, Bohemia y Croacia ya que no están reconocidos por los gobiernos austriaco, húngaro, checo o croata. A veces se refieren a ella con dichos títulos en sociedad y en la literatura genealógica, pero estos títulos no son legales desde la caída del Imperio Austriaco y desde que su abuelo, Otón de Habsburgo-Lorena, oficialmente renunció a cualquier reclamo al trono austriaco en 1961.^[12]​