Родился 23 июля 1946 года в Москве.
В 1964 году — окончил среднюю школу № 2.
В 1970 году — окончил физический факультет МГУ.
В 1973 году — защитил кандидатскую диссертацию.
В 1982 году — защитил докторскую диссертацию.
С 1970 по 1973 годы — инженер, младший научный сотрудник Института атомной энергии имени И. В. Курчатова (Москва).
С 1973 по 1991 годы — работает в филиале Института атомной энергии имени Курчатова (г. Троицк Московской области) – младший научный сотрудник, с 1975 года – начальник группы, с 1978 года – старший научный сотрудник, с 1982 годы – начальник лаборатории.
С 1991 года — директор Института проблем безопасного развития атомной энергетики.Участник ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (1986).Дочь - Анна Леонидовна Большова (род. 1976) — российская актриса театра и кино. Почетный деятель искусств Москвы (2014). Основные направления научной деятельности: физика поверхности твердых тел, теория взаимодействия излучения с веществом, нелинейная оптика, физика лазерного термоядерного синтеза, проблемы безопасности атомной энергетики, анализ тяжелых аварий на АЭС и их последствий.Заведует кафедрой проблем безопасного развития современных энергетических технологий МФТИ.Автор около 300 научных трудов, в том числе ряда монографий.