В 1944-ом году Харитоновы вернулись в Ленинград. Леонид вместе с братом учился в 239-ой школе, где был прекрасный театральный кружок. Его вела актриса Мария Александровна Призван-Соколова. Стоит, наверное, заметить метить, что из стен этой школы и его драмкружка вышла целая плеяда знаменитых актеров: Алиса Фрейндлих, Ольга Волкова, Константин Райкин. В школе Леню Харитонова называли не иначе как «Артист» — он был непременным участником всех самодеятельных спектаклей. В девятом классе даже сдал экзамены в настоящую театральную судию, но его не взяли —просто потому что не было аттестат зрелости.
А когда аттестат появился, Харитонов поступает вдруг в Ленинградский университет на юридический факультет — скорее всего, по настоянию родителей. И все-таки Мельпомена не отпускает его. В университете он играет в студенческом самодеятельном драматическом кружке. В спектакле «Ревизор», прогремевшем в начале 1950-х на весь Ленинград, Харитонов играл Бобчинского. После этой роли он снова всерьёз задумался об актёрской карьере. Именно в то время в город на Неве приехал прославленный московский МХАТ. Параллельно с гастролями театр искал молодые дарования: объявил набор в свою школу-студию. Не сказав ничего дома, Леня тайком отправился на собеседование. Прошел первый тур, второй. Все открылось, когда на третий тур собеседования нужно было ехать в Москву. Он приехал — в лыжном костюме, в шляпе, при галстуке — и поступил.
Школу-судию при МХАТе Леонид Харитонов закончил в 1954-ом году. Его однокурсниками были Лев Дуров, Олег Анофриев, Леонид Губанов, Нина Гуляева. Во время учебы на третьем году учебы он первый раз женился — на своей сокурснице Светлане Сорокиной. Прожили вместе два года. Тогда же — на третьем курсе — Харитонов впервые попал на киностудию. Его пригласили на пробы к фильму «Школа мужества». И взяли на главную роль. Фильм вышел на экраны в 1954-ом году и был восторженно принят публикой. В прокате он занял 10-е место, собрав на своих сеансах свыше 27 миллионов зрителей. Так на Харитонова буквально обрушилась слава.
Только в год выхода на экраны страны «Школы мужества» Харитонов получил сразу несколько предложений от разных режиссеров. Но даже при всем своем желании актер не смог бы их все принять — ведь, он продолжал учиться в Школе-студии. Повезло режиссеру Ивану Лукинскому с Киностудии имени Горького. Лукинский снимал картину «Солдат Иван Бровкин», в которой Харитонов сыграл главную роль. Это простая и веселая история о «непутевом» деревенском пареньке Ване Бровкине, который идет служить в армию и проходит путь от наивного недотепы до настоящего воина. Роль пришлась настолько впору Харитонову, что члены съемочной группы уже в процессе съемок стали путать его настоящее имя с вымышленным и называли не Леней, а Иваном. Фильм «Солдат Иван Бровкин» стал настоящей сенсацией проката 1955-го года. Он занял 1-е место, собрав зрительскую аудиторию в 40 миллионов 370 тысяч человек. После этого имя актера Леонида Харитонова узнала и полюбила вся страна. А песни, которые он исполнял в фильме, мгновенно ушли в народ.
Карьера Леонида Харитонова стремительно развивалась. С середины 1950-х он — самый востребованный актер советского кинематографа из плеяды молодых. Отныне фильмы с его участием выходят на экраны один за другим. «Васек Трубачев и его товарищи», «Сын», «В добрый час!», «Отряд Трубачева сражается», «Улица полна неожиданностей» — все эти картины чрезвычайно нравились рядовому зрителю, который видел в молодом Леониде Харитонове тот положительный тип современника, с которого надо брать пример. Он воплотил образ нового социального героя — доброго, скромного, обаятельного и «слегка непутёвого». При этом, прежде чем исполнить ту или иную роль, Харитонов пытался вжиться в образ как можно «плотнее» — играл солдата, сам не хуже всякого новобранца часами вышагивал по плацу, без всякого дублера освоил сельскохозяйственную технику — водил трактор и комбайн. Может быть, поэтому Харитонову безоглядно верили. Его уже тогда готовы были носить на руках, а его выступления в городах и поселках вызывали настоящее светопреставление. Однажды благодарные зрители даже подняли на руки машину, в которой сидел актер, и отнесли ее к гостинице. В 1958-ом году во время съемок кинокомедии «Улица полна неожиданностей» он познакомился с актрисой Джеммой Осмоловской, которая позже стала его второй женой и подарила Леониду сына Алёшу. Алексей Харитонов стал учёным-программистом.