Christopher Leegaard var virksom i en tid da forståelsen av hjernen og nervesystemets oppbygning og sykdommene knyttet til dette begynte å ta form. Det var studiet av elektrisitetens virkning på nervesystemet som interesserte ham, men også de forandringer som infeksjoner kunne føre til, spesielt poliomyelitt. Han var den første norske lege med spesialutdannelse i nevrologi.
Leegaard vokste opp i Larvik. Han gikk på Larviks middelskole og deretter på Aars og Voss' skole i Christiania før han ble privat dimittert fra Gjertsens skole og tok examen artium 1869. 1876 tok han medisinsk embetseksamen. Etter kandidattjeneste ved forskjellige avdelinger på Rikshospitalet var han 1877–79 ansatt som lege ved jernbaneanlegget omkring Larvik, men drev samtidig privatpraksis og var en tid også distriktslege samme sted.
Etter en reise til Paris og München – bl.a. til den berømte tyske nevrologen Wilhelm Erb – begynte Leegaard høsten 1880 som reservelege ved Rikshospitalets medisinske avdeling A. 1883–84 besøkte han på nytt tyske og franske læresteder for å sette seg bedre inn i nevrologi og elektroterapi. Fra 1885 var han bestyrer av avdelingen for elektroterapi, samtidig som han var lærer i dette faget.
1884 tok Leegaard den medisinske doktorgrad på arbeidet Studier i Hjernens almindelige Pathologi. Fra 1891 var han amtslege for Kristiania. 1893 ble han konstituert som dosent i nervesykdommer, og to år senere konstituert (fast ansatt først 1903) overlege ved Rikshospitalets avdeling for nervesykdommer. Da han ble utnevnt til professor 1896, ble nevrologi et selvstendig, klinisk fag – ikke uten motstand fra indremedisinerne, som fremdeles oppfattet nervesystemet som “sitt” fagområde. Først 1950 ble nevrologi et eget eksamensfag i Norge.
Internasjonalt var Christopher Leegaard blant de første legene som oppfattet poliomyelitt som en smittsom sykdom. Han argumenterte derfor for isolasjon av de syke. Senere undersøkelser har vist at poliomyelitt primært overføres via fordøyelseskanalen, og at bare en liten del av de syke får hjernehinnebetennelse og dermed den kliniske diagnosen poliomyelitt. Den isolasjonen som Leegaard fikk innført, hadde derfor svært liten effekt på smittespredningen.
Leegaards store produksjon av vitenskapelige artikler i norske og utenlandske tidsskrifter viser hans vitenskapelige bredde innenfor nevrologiske tilstander, som ennå på den tid var et tema de færreste leger hadde særlig innsikt i.
Leegaard var medlem av Den rettsmedisinske kommisjon fra 1900 og av Kontrollkommisjonen for Gaustad asyl fra 1901. Fra 1892 var han medlem av Videnskabsselskabet i Kristiania (nå Det Norske Videnskaps-Akademi), og han var styremedlem i Den norske Lægeforening 1894–97. 1911 ble han utnevnt til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden for sin vitenskapelige innsats.
1921 gikk Christopher Leegaard av for aldersgrensen som professor og overlege. Han døde på Bygdøy utenfor Kristiania samme år.