Родился 24 июля 1923 г. в городе Могилеве, учился в школе № 1, успел окончить перед войной 9 классов. В начале войны Л.Д. Лорченко вступил в народное ополчение. Не успев эвакуироваться, был вынужден остаться в оккупированном немцами Могилеве. В январе 1942 г. в городе была создана подпольная группа под руководством В.И. Батуро и Н.И. Харкевича, в состав которой вошел и Леонид.
Он принимал участие в диверсиях по выводу из строя подземного кабеля связи, в потоплении немецких барж, собирал оружие и боеприпасы для партизан. Леонид обменивал продукты питания на спички у австрийских солдат. На дно спичечных коробков он клал листовки, написанные на папиросной бумаге, и распространял их среди населения города. Однажды Леонид, надев повязку полицейского, пробрался в подвал разрушенного дома, взял спрятанные там заранее 2 винтовки и сумел вынести их из города, минуя полицию и немцев.
О его деятельности стало известно оккупационным властям. Находиться в городе стало опасно. Весной 1943 г. Леонид ушел в 600-й партизанский отряд Могилевской области. 18 июля 1943 г. Л.Д. Лорченко с тремя другими партизанами находились в дозоре у деревни Антонова Буда Белыничского района. В 4 часа утра у реки Рудня появились каратели. Между ними и партизанским дозором завязался бой. Все патриоты погибли, убив много гитлеровцев. Леонид подорвал себя и окруживших его гитлеровцев противотанковой гранатой. Похоронили героя-партизана возле деревни Антонова Буда. На могиле был установлен обелиск.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 8 мая 1965 г. Леонид Дмитриевич Лорченко посмертно был удостоен звания Героя Советского Союза.