Nacido en Rímini, región de Emilia-Romaña, Italia, desarrolló toda su vida y carrera en la ciudad de San Remo, en la región de Liguria. Vivía en Coldirodi, cerca de San Remo, donde su familia regentaba una empresa de floricultura.

Cuando nacieron las actividades de rallies en Italia a principios de la década de 1960, dos grandes grupos de rallyistas comenzaron sus carreras. Primero fue la llamada "Scuola Rally Veneta" (Escuela de Rally de Venecia), formada por pilotos de las provincias de Treviso, Venecia, Vicenza, Trento y Rovigo, como Arnaldo Cavallari, Sandro Munari, Fulvio Bacchelli, Pino Ceccato y Marco Crosina, por nombrar solo algunos. La otra, llamada "Scuola Rally Genovese", surgió en torno a la ciudad de San Remo, el Rally dei Fiori y la famosa Scuderia Grifone de Génova: Amilcare Ballestrieri, Franco Patria, Sergio Barbasio, Luigi Taramazzo, Daniele Audetto, los hermanos Gian Romeo y Mario De Villa, y los jóvenes Mauro Pregliasco y Orlando Dall´Ava. Apodado por sus amigos como "Il Gatto" ("El Gato"), Leo Cella fue uno de los miembros de la "Scuola Rally Genovese"; sin duda, era el más rápido. Comenzó su carrera deportiva en 1957, pilotando motocicletas, Terminó tercero en su categoría en la subida de Pontedecimo-Giovi de 1958, cerca de Génova, con una Moto Morini. A los 21 años, participó en el Campeonato Italiano de Motociclismo de 1959 en la categoría de 175 cm3, como piloto oficial de la italiana Aermacchi. En 1961, se pasó a las cuatro ruedas, conduciendo un Fiat-Abarth 700 Bialbero, con el que ganó su categoría en el Campeonato Italiano de GT. Ese mismo año, participó en su primer rally, el Rally dei Fiori en San Remo, donde quedó quinto en la general con su copiloto Giancarlo Mamino en una Volkswagen 1200. En las temporadas siguientes, demostró una gran afición por el rally de su país, que ganó dos veces consecutivas, en 1965 y 1966.

En 1962, compitió con un Alfa Romeo Giulietta SZ en subidas y carreras de circuito, ganando su categoría en la subida de Grenoble-Chamrousse, Francia. Al año siguiente, Leo Cella y Franco Patria, con quienes forjaron una sólida amistad, eran considerados dos jóvenes promesas excepcionales. Ambos ficharon por la Squadra Corse HF Lancia. Su debut fue precisamente en el Rallye dei Fiori en San Remo, al volante de dos Lancia Flavia Coupé; Patria se alzó con la victoria absoluta, copilotado por Sergio Orengo, y Cella terminó segundo, con Fabrizio Lanteri como copiloto.

Más adelante en la temporada, los dos jóvenes pilotos de Lancia compartieron un Lancia Flaminia Zagato en la Targa Florio, entonces una prueba del Campeonato Mundial de Autos Deportivos, consiguiendo una excelente victoria en su categoría, quedando undécimos en la general. La dupla también disputó con Lancia la primera edición del Campeonato Europeo de Turismos y, al final de la temporada, Leo Cella se alzó con la victoria en su categoría, quedando noveno en la clasificación general, al volante de un Lancia Flavia Coupé. Consiguió una victoria general en la subida al Mont Ventoux (Francia) y una victoria en su categoría, quedando tercero en la general, en la subida al Timmelsjoch (Austria).

En Italia, pilotó un Lancia Flaminia Zagato y, gracias a sus victorias en la Coppa Intereuropa de Monza, las subidas de Stallavena-Boscochiesanuova y Bolonia-Raticosa, y su segundo puesto en la Coppa della Consuma y la subida de Cesana-Sestriere, se alzó con el Campeonato Italiano de GT de 1963, categoría 2500 cm3.

También probó suerte en los monoplazas en 1964, compitiendo con un Cooper T72 - BMC en el Campeonato Italiano de Fórmula 3. Demostró estar a la altura, terminando segundo en la general del Gran Premio della Lotteria di Monza, por detrás del De Sanctis - Ford de "Geki" Russo, ganador. En el Campeonato Europeo de Turismos, fue quinto en la general y primero de su categoría en las 6 Horas de Brands Hatch, compartiendo un Lancia Flavia Sport Zagato con "M.C." Seudónimo de carreras de Marco Crosina. Lamentablemente, en julio de 1964, su compañero de equipo Lancia, Piero Frescobaldi, falleció durante las 24 Horas de Spa-Francorchamps. Estuvo hospitalizado durante varias semanas a consecuencia de otro grave accidente en esa misma carrera, que lo mantuvo fuera de las pistas durante varios meses, hasta su completa recuperación. Reanudó la competición en noviembre de 1964, al volante de un Lancia Flavia 1800 Coupé en el Gran Premio Internacional de Turismo, disputado en un circuito de 4.600 kilómetros en carreteras públicas de Argentina. Corría entre los líderes, detrás de los tres Mercedes-Benz 300 SE oficiales de Eugen Böhringer, Dieter Glemser y Ewy Rosqvist, que dominaron la prueba, cuando su coche sufrió una repentina avería en el motor al adelantar en la provincia de San Juan. La temporada de 1965 comenzó con su primer éxito en el Rally dei Fiori-San Remo. Pilotó un Lancia Fulvia 2C con Sergio Gamenara como copiloto. Posteriormente, se unió a la "Squadra Karl Abarth" para competir en carreras de deportivos y turismos. Junto a Hans Herrmann, ganó su categoría, sexto puesto en la general, en la Targa Florio de 1965 con un Abarth OT 1600 Spyder, y posteriormente terminó segundo en la subida de Bolzano-Mendola con un Abarth-Simca 2000 GT, por detrás del coche gemelo de su compañero de equipo, Herbert Demetz, quien ganó la carrera. Con el mismo coche, ganó la carrera Garessio-Colle San Bernardo, una prueba del Campeonato Italiano de Subida de Montaña. En el Campeonato Europeo de Turismos terminó 4º en los puntos en la 1ª División, conduciendo un Fiat-Abarth 1000TC, con una victoria en la Coupes de Terlaemen en Zolder, Bélgica.

La temporada de 1966, con 29 años. Continuó su actividad en el automovilismo deportivo con el equipo Abarth y la Squadra Corse HF Lancia. En junio de ese año, la Société des Automobiles Alpine lo contrató para participar en las 24 Horas de Le Mans, donde, en su debut, obtuvo un notable primer puesto en su categoría y un noveno puesto en la general, compartiendo un Alpine-Renault A210 1300 oficial con el francés Henri Grandsire.

Más tarde, decidió dedicarse a los rallies, convirtiéndose pronto en uno de los pilotos más destacados de Italia y Europa, al volante de un coche que amaba, el recién presentado Lancia Fulvia Coupé HF 1300. Corrió durante mucho tiempo con uno de los mejores navegantes italianos, su íntimo amigo cinco años mayor, Luciano Lombardini, de Reggio Emilia. En 1966, Cella con Lombardini terminó en un excelente quinto puesto en el Rally de Montecarlo, luego ganaron el Rally dei Fiori-San Remo y el Rally de España, y terminaron segundos en el Rally de Cerdeña, detrás del Renault 8 Gordini de Pierre Orsini-Jean-Michel Simonetti. Con el copiloto Romano Ramoino, quien reemplazó a Lombardini, también ganó el Rally San Martino di Castrozza. Al final de la temporada, Leo Cella fue declarado Campeón de Rally de Italia. En el Campeonato Europeo de Rally, Cella logró otro segundo puesto en el Rally Dreistädte München-Wien-Budapest, detrás de Timo Mäkinen-Paul Easter en el Mini Cooper S. Desempeñó un papel clave en el desarrollo del Lancia Fulvia HF 1300; su intuición fue muy importante para el éxito de este gran coche de rally. También condujo un Lancia Fulvia HF 1300 en la Targa Florio de 1966, terminando primero en su categoría y undécimo en la general, con Achille Marzi.

Gracias de Arnaldo Cavallari, cuatro veces ganador del Campeonato Italiano de Rally, Sandro Munari, un joven piloto recién llegado de la "Scuola Rally Veneta", se unió a la Squadra Corse HF Lancia a finales de 1966. En el Rally de Montecarlo, celebrado en enero de 1967, Cella-Lombardini terminó cuarto y Munari quinto, junto al copiloto belga Georges Harris. Marcó el mejor tiempo en dos tramos especiales del rally, en Pont des Miolans y en Gap-Remollon, superando al Mini Cooper S de Paddy Hopkirk, y fue tercero en el difícil Col du Turini.

Tras el Rally de Montecarlo, la Squadra Corse HF Lancia decidió cambiar de rol, y el experimentado Lombardini se unió a Munari, ocho años más joven. Cella aceptó el cambio y contrató a su esposa Livia, que entonces tenía 21 años y con quien acababa de casarse, como copiloto. Lombardini, Munari y Leo y Livia Cella formaron un buen cuarteto esa temporada en el panorama italiano y europeo de los rallies, compitiendo juntos para la Squadra Corse HF Lancia. La primera participación de Leo Cella con su esposa como copiloto fue en el Rally de Cerdeña de 1967, donde la pareja terminó segunda, por detrás de los ganadores, sus amigos Munari-Lombardini. Más tarde ese mismo año, ganó por segunda vez el Rally de San Martino di Castrozza, una carrera por los Dolomitas, copilotado por Sergio Barbasio, otro joven piloto de la Squadra Corse HF Lancia.

En 1967, También se dedicó al automovilismo deportivo, logrando un 14.º puesto en las 12 Horas de Sebring, compartiendo un pequeño Lancia Fulvia HF 1300 con Sandro Munari y Claudio Maglioli. El 14 de mayo de 1967, logró el mejor resultado de su carrera en el Campeonato Mundial de Autos Deportivos, al lograr un segundo puesto en la general de la 51.ª Targa Florio. Condujo el Porsche 910/6 #174 de fábrica de 2 litros con Giampiero Biscaldi, a tan solo 40 segundos de los ganadores Rolf Stommelen-Paul Hawkins, en un potentísimo Porsche 910/8 #228 de 8 cilindros y 2,2 litros. Tras su primera experiencia como piloto de resistencia en las 24 Horas de Le Mans de 1966, conduciendo para Alpine-Renault, y tras su gran actuación en el circuito de Madonie en 1967 con el Porsche, la Scuderia Ferrari le ofreció una oportunidad de pilotar con vistas a las siguientes 24 Horas de Le Mans, donde debía pilotar junto a Günther Klass al volante del exigente Ferrari 330P4 de 4 litros. Realizó su vuelta de prueba en el circuito de Módena, incluso marcando excelentes tiempos, pero finalmente declinó la oferta y fue sustituido por el británico Peter Sutcliffe. Se dio cuenta de que conducir un deportivo tan potente era demasiado arduo para él, que en su mejor momento había conducido un prototipo de 1300 cm3. Posiblemente no se consideraba preparado para pilotar un monstruo como el Ferrari 330P4 en el circuito de Sarthe, y podría necesitar más experiencia, progresando paso a paso. Se unió entonces de nuevo al equipo oficial de Alpine, conduciendo en Le Mans un Alpine-Renault A210 1800 cm3 proto con el copiloto francés Philippe Vidal. La pareja no terminó la carrera debido a un problema de presión de aceite durante la sexta hora.

Compartiendo un Lancia Fulvia HF con Carlo Facetti, logró una victoria absoluta en los 500 km de Snetterton, última prueba del Campeonato Europeo de Turismos, el 17 de septiembre de 1967. Seis semanas después, regresó a los rallies, participando en el Tour de Corse. El Lancia Squadra Corse HF logró su primer y sorprendente éxito en una prueba del Campeonato Mundial de Rallyes. Sandro Munari-Luciano Lombardini fueron los ganadores, Pauli Toivonen-Martti Tiukkanen terminaron segundos y Leo Cella-Sergio Barbasio, quintos, todos al volante de tres Fulvia HF 1.4 Protos.

La temporada siguiente comenzó con el Rally de Montecarlo, participó con un joven copiloto de Forlì, Emilia-Romaña, Alcide Paganelli. Los cinco Lancia de Cella-Paganelli, Ove Andersson-John Davenport, Sergio Barbasio-Ugo Barilaro, Bengt Söderström-Gunnar Palm y Sandro Munari-Luciano Lombardini se consideraban entre los favoritos para ganar la prueba. Durante la etapa de desplazamiento de Atenas a Mónaco, el Lancia Fulvia HF #5 de Sandro Munari-Luciano Lombardini sufrió un accidente de tráfico cerca de Skopie, en Macedonia (Yugoslavia), y Lombardini falleció en el lugar.

Cuando la noticia de su fallecimiento llegó al resto del equipo, mecánicos y pilotos, incluido Cella, quien estaba muy afectado, decidieron continuar el rally en honor a su compañero caído. Cella lideraba la prueba cuando su joven copiloto, Alcide Paganelli, cometió un error durante una especial sobre las 4:00 de la madrugada, lo que los relegó al octavo puesto. Tras el rally fallido, un susceptible Leo Cella, habitualmente implacable y exigente con sus copilotos, no culpó a Paganelli, sino que se limitó a decir: "Las cosas pasan".

Como periodista aficionado, escribió un emotivo reportaje sobre su triste participación en el Rally de Montecarlo, publicado por la revista italiana Quattroruote en marzo de 1968. En las semanas siguientes, se dedicó por completo a su nuevo trabajo como piloto oficial del equipo Autodelta-Alfa Romeo para el Campeonato Mundial de Autos Deportivos de 1968. Su primera participación como Alfa Romeo fueron las 24 Horas de Daytona, programadas para el 2 de febrero de 1968, tan solo una semana después de la finalización del Rally de Montecarlo. Junto a Teodoro Zeccoli y Giampiero Biscaldi, pilotó un Alfa Romeo GTA 1600, terminando segundo en su categoría y vigésimo en la general.

Este fue su último resultado en competición.

De regreso a Italia, fue convocado por el equipo a Balocco, el circuito de pruebas privado de Alfa Romeo, ubicado en la provincia de Vercelli, a 65 kilómetros al oeste de Milán, Italia, para realizar una sesión de entrenamientos antes de la siguiente ronda del Campeonato Mundial de Autos Deportivos, las 12 Horas de Sebring, programadas para el 23 de marzo de 1968. Estaba en el circuito con su esposa para probar un Alfa Romeo 3½ litros con sus compañeros pilotos Teodoro Zeccoli y Roberto Bussinello, quien también ejercía como director deportivo del equipo.

Esta fue la primera víctima mortal en el circuito. Tras la muerte de Leo Cella, el circuito de Balocco fue clausurado temporalmente por la Magistratura italiana de Vercelli.