Nació hacia 1555, fruto del matrimonio formado por Francisco Gómez de Sandoval-Rojas y Zúñiga, IV marqués de Denia y III conde de Lerma, e Isabel de Borja y Castro. Tuvo por hermanos a:

• Francisco, I duque de Lerma y valido de Felipe III de España; contrajo matrimonio el 12 de mayo de 1576 con Catalina de la Cerda.
• Juan de Sandoval, I marqués de Villamizar; casado con Bernardina Vicenteto y Borja.
• Catalina de Zúñiga y Sandoval, casada con Fernando Ruiz de Castro Andrade y Portugal, VI conde de Lemos.

En 1581 contrajo matrimonio con Lope de Moscoso Osorio, V conde de Altamira.^[1]​ De este matrimonio, Leonor tuvo los siguientes hijos:^[2]​

• Gaspar de Moscoso Osorio y Sandoval, VI conde de Altamira.
• Baltasar Moscoso y Sandoval, que entre otros cargos ocupó el de obispo de Jaén.^[3]​
• Melchor de Moscoso y Sandoval, que entre otros cargos ocupó el de obispo de Segovia.^[4]​
• Pablo de Moscoso Osorio y Sandoval, fue capitán. Contrajo nupcias con María de Tamariz y Verdugo y tuvieron un hijo llamado Juan Antonio de Moscoso Osorio y Tamariz.
• Rodrigo de Moscoso Sandoval, deán del cabildo de la catedral de Santiago de Compostela.
• Antonio de Sandoval, comenzó la carrera eclesiástica^[5]​ y después contrajo un primer matrimonio con María Sandoval Sepúlveda, con descendencia; y un segundo con María Velasco de la Guerra, también con descendencia.
• Isabel de Moscoso.
• María de Moscoso.
• Catalina de Moscoso.
• Francisca de Moscoso.
• Ana de Moscoso.

Su marido ostentó el importante cargo de mayordomo mayor de la reina Margarita de Austria-Estiria, esposa de Felipe III. Leonor también siguió una carrera en la corte siendo nombrada en octubre o diciembre de 1603 aya de la hija primogénita de este monarca, Ana de Austria, tras la desgracia de Magdalena de Guzmán, marquesa consorte del Valle.^[6]​ Posteriormente ejercería este cargo de aya con los sucesivos hijos del monarca: Felipe (futuro Felipe IV), María Ana, Carlos,^[7]​ Fernando, Margarita y Alonso.^[8]​ Desde 1611 fue ayudada en esta tarea por su hermana Catalina, condesa de Lemos.^[9]​ Desde la vuelta de la corte de España a Madrid en 1606, tras su traslado a Valladolid, residió en un conjunto de habitaciones del primer piso del Alcázar de Madrid, contiguas a las de los infantes y siguiendo el cuarto de la Reina, en la conocida como Torre Bahona.^[10]​

El 31 de octubre de 1613 Felipe III concedió a su marido la grandeza de España.^[1]​ Quedó viuda en 1636.

1. ↑ ^{a b} Conde Mora, Francisco Glicerio. «Lope de Moscoso Osorio y Castro». Historia Hispánica. 
2. ↑ «Persona - Sandoval Borja, Leonor de (ca.1560-?)». Portal de Archivos Españoles. 
3. ↑ Fernández Collado, Fernández. «Baltasar Moscoso y Sandoval». Diccionario biográfico español. Madrid: Real Academia de la Historia. 
4. ↑ González Dávila, Gil (1645). Teatro eclesiástico de las iglesias metropolitanas y catedrales de los reinos de las dos Castillas (tomo I). Madrid: Imprenta de Francisco Martínez. p. 593. 
5. ↑ Franganillo Álvarez, Alejandra (2022). «“Yo como madre tengo este oficio...". La comunicación epistolar de la VIII condesa-duquesa de Benavente como virreina de Nápoles». Studia Aurea: Revista de Literatura Española y Teoría Literaria del Renacimiento y Siglo de Oro (16): 115-133. ISSN 1988-1088. Consultado el 19 de agosto de 2025. 
6. ↑ Cabrera de Cordova, Luis (1857). «De Valladolid, 1º de Noviembre de 1603». Relaciones de las cosas sucedidas en la corte de España, desde 1599 hasta 1614. J. Martin Alegria. p. 193. Consultado el 19 de agosto de 2025. 
7. ↑ Novoa, Matías de (1878). Colección de documentos inéditos para la historia de España: Memorias de Matías de Novoa conocidas bajo título de Historia de Felipe III por Bernabé de Vibanco. La viuda de calero. p. 192. Consultado el 19 de agosto de 2025. 
8. ↑ Martínez Millán, José (2014). «La doble lealtad en la corte de Felipe III: el enfrentamiento entre los padres R. Haller S.I. y F. Mendoza S.I.». Libros de la Corte (1). ISSN 1989-6425. Consultado el 19 de agosto de 2025. 
9. ↑ Cabrera de Cordova, Luis (1857). «De Madrid 22 de octubre de 1611». Relaciones de las cosas sucedidas en la corte de España, desde 1599 hasta 1614. J. Martin Alegria. p. 453. Consultado el 19 de agosto de 2025. 
10. ↑ Barbeito Díez, José Manuel (2010). «Olivares en palacio». Libros de la Corte (2): 65-70. ISSN 1989-6425.