Van Moorsel werd geboren als dochter van een handelaar in bouwmaterialen en een verpleegster. Ze begon haar wielercarrière eind jaren tachtig. Ze was zo fanatiek dat ze last kreeg van anorexia en zichzelf aan het ‘kapotfietsen’ was. Na een lange dip kwam ze langzaam weer terug in de sport en behoorde sindsdien tot de beste wielrensters ter wereld. In 1992 en 1993 won Van Moorsel de Ronde van Frankrijk. Van Moorsel zette een punt achter haar wielercarrière tijdens de Olympische Zomerspelen in Athene in 2004.

Ze werd zes keer Sportvrouw van het Jaar: in 1990, 1993, 1999, 2000, 2003 en 2004. Tijdens het gala ter gelegenheid van het 75-jarig bestaan van de KNWU werd Van Moorsel (samen met Joop Zoetemelk) verkozen tot beste Nederlandse renners aller tijden. In 2006 werd zij onderscheiden met de Fanny Blankers-Koen Trofee.

In 2012 organiseert Van Moorsel samen met haar echtgenoot Michael Zijlaard, met wie ze woont in Nieuwerkerk aan den IJssel, de Leontien Ladies Ride, een fietstoertocht voor vrouwen. Dit evenement vindt plaats in ‘s-Hertogenbosch, Zwolle, Amsterdam en Rotterdam. Tevens is ze het boegbeeld voor de wielertocht GO-Classic, die op 7 september voor het eerst verreden wordt op Goeree-Overflakkee. Ze is de schoondochter van gangmaker en horecaondernemer Joop Zijlaard.

In 2008 kwam de door haar geautoriseerde biografie Leontien van Moorsel, de rit van mijn leven uit (geschreven door Marjolein Hurkmans).

Boeken over Leontien van Moorsel