Leo Nielsen (né le 5 mars 1909 à Randers et mort le 15 juin 1968 à Copenhague) est un coureur cycliste danois. Lors des Jeux olympiques de 1928, il s'est classé septième de la course individuelle. Avec Henry Hansen et Orla Jørgensen, respectivement premier et vingt-cinquième de cette course, il a remporté la médaille d'or du classement par équipes. Quatre ans plus tard, l'équipe du Danemark a obtenu la médaille d'argent en équipe aux Jeux de Los Angeles. Leo Nielsen a pris la neuvième place de la course individuelle, Frode Sørensen la cinquième et Henry Hansen la douzième. En 1931, il s'est classé troisième du championnat du monde sur route amateurs remporté par Henry Hansen.