Jeune lycéen, Léonid Trauberg crée à Odessa, en 1919, un studio d'art dramatique avant d'opter pour une carrière de journaliste et comédien à Petrograd.
Le nom de Léonid Trauberg est indissociable de celui de Grigori Kozintsev, car tous deux sont cofondateurs, avec Sergueï Youtkevitch et Gueorgui Kryjinski, de La Fabrique de l'acteur excentrique, la FEKS, en 1921. S'inspirant des traditions du cirque, du music-hall, du carnaval et du théâtre, ce collectif d'artistes d'avant-garde préconisait pour les comédiens de cinéma un jeu scénique volontairement outrancier. L'année suivante, Trauberg, rédige avec ses amis Le Manifeste du Théâtre excentrique. Après avoir monté plusieurs pièces de théâtre, des adaptations d'avant-garde de classiques, Trauberg et Kozintsev abordent le cinéma en 1924 avec Les Aventures d'Octobrine, une comédie d'agit-prop, interprété par des gymnastes exagérément grimés, qui dénonce la cupidité des capitalistes occidentaux. Construits sur le même mode, Michka contre Youdénitch (1925) et La Roue du diable (1926) sont une succession de cascades sans lien propre avec l'intrigue, le tout formant un univers merveilleux et drôle où les acteurs deviennent des pantins. Avec La Nouvelle Babylone (1926), qui évoque les événements tragiques de la Commune de Paris, les deux auteurs allient les numéros acrobatiques à l'action. A partir de Seule (1931) qui montre les difficultés de la collectivisation des campagnes, ils renoncent à l'art excentrique au profit de la réalité soviétique contemporaine. Considéré comme le scénariste et dialoguiste du tandem, Trauberg signe ensuite une trilogie sur la vie d'un ouvrier, Maxime, pendant la révolution bolchevique : La Jeunesse de Maxime (1935), Le Retour de Maxime (1937) et Le Faubourg de Viborg (1939). En 1943, il tourne et produit seul L'Actrice. Après l'interdiction par la censure soviétique des Gens simples (1945), qui évoque les souffrances des soldats au front, le film ne sortira qu'en 1959, la carrière de Trauberg, accusé en 1949 de cosmopolitisme ; est interrompue jusqu'en 1959. Il réalise ensuite trois films, Des hommes marchaient (1959), sur la fraternisation en octobre 1917, entre soldats russes et allemands ; Les Ames mortes (1960), d'après le roman éponyme de Nicolas Gogol et Le Vent libre (1961), adaptation d'une opérette.
Léonid Trauberg enseigne à l'Institut d'art scénique de Leningrad de 1926 à 1934.
De 1961 à 1965, il se consacre alors à la direction des cours de mise en scène de l'Union des cinéastes de l'URSS (VKSR)
Courts métrages 1925 | Mishki protiv Yudenicha Michki contre Youdenitch | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1942 | Yunyy Frits Le Jeune Fritz | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1967 | Sovi tarinerits | Ernest Martirosyan |
Longs métrages| 1924 | Pohozdenija Oktjabriny Les Aventures d'Octobrine | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1926 | Bratishka Le Petit frère | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1926 | Sinel Le Manteau | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1926 | Tchertovo koleso La Roue du diable | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1927 | SVD Neiges sanglantes = L'union pour la grande cause | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1929 | Novy Vavilon La Nouvelle Babylone | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1931 | Odna Seule | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1935 | Iounost Maksima La Jeunesse de Maxime | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1937 | Vozvrascenie Maksima Le Retour de Maxime | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1939 | Vyborgskaja storona Maxime à Vyborg = Le Quartier de Vyborg | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1943 | Aktrisa L'Actrice | Leonid Trauberg |
| 1945 | Prostye lyudi Les Gens simples | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1959 | Shli soldaty Des soldats marchaient | Leonid Trauberg |
| 1960 | Myortvye dushi Les Ames mortes | Leonid Trauberg |
| 1961 | Volnyy veter Vent libre | Leonid Trauberg, Andreï Toutychkine |
| 1926 | Bratishka Le Petit frère | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1929 | Novy Vavilon La Nouvelle Babylone | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1931 | Odna Seule | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1935 | Iounost Maksima La Jeunesse de Maxime | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1937 | Vozvrascenie Maksima Le Retour de Maxime | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1939 | Vyborgskaja storona Maxime à Vyborg = Le Quartier de Vyborg | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1945 | Prostye lyudi Les Gens simples | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1947 | Elu tsitadellis | Gerbert Rappaport |
| 1955 | Volnitsa Les Sans-entraves = Le sel de la mer | Grigori Rochal |
| 1959 | Shli soldaty Des soldats marchaient | Leonid Trauberg |
| 1960 | Myortvye dushi Les Ames mortes | Leonid Trauberg |
| 1962 | Dikie lebedi Les Cygnes sauvages | Vera Tsekhanovskaïa |
| 1962 | V myortvoy petle | Nikolai Ilyinsky, Vladimir Nemolyayev, Sulamif Tsybulnik |
| 1966 | Dva goda nad propastyu | Timofei Levchuk |
| 1937 | Vozvrascenie Maksima Le Retour de Maxime | Leonid Trauberg, Grigori Kozintsev |
| 1942 | Sekretar raykoma Le Secrétaire de Raïkom | Ivan Pyriev |
| 1975 | Aystegh, ays khachmerukum | Karen Guevorkian |
| 1978 | Agent sekretnoy sluzhby | Ion Skutelnik |