Od 1990 roku mieszka i pracuje w Polsce. Jest autorką opracowań muzycznych do ponad dwudziestu spektakli teatralnych realizowanych na najważniejszych scenach w Polsce, współpracowała m.in. z Krystianem Lupą, Agnieszką Glińską, Krzysztofem Warlikowskim, Zbigniewem Zapasiewiczem i Willem Pomerantze'm. Jako wokalistka nagrywała dla Jacka Ostaszewskiego i Pawła Mykietyna.
Była dwukrotną stypendystką fundacji im. Stefana Batorego oraz otrzymała stypendium naukowe amerykańskiej fundacji IDEE Instytutu na rzecz Demokracji w Europie Wschodniej. W jej repertuarze znajdują się pieśni ludowe ukraińskie i rosyjskie, romanse rosyjskie oraz piosenki i arietki Aleksandra Wertyńskiego.
W maju 2004 miała miejsce premiera płyty "Miłość po rosyjsku" nagranej z Markiem Walawenderem. Jej spektakl pt. "Noc z Wertyńskim", pod opieką literacką Janusza Głowackiego i opieką artystyczną Gustawa Holoubka, był od września 2004 w repertuarze Teatru Ateneum. Album "Noc z Wertyńskim" jest studyjnym nagraniem utworów ze spektaklu, "Noc z Wertyńskim" to przedstawienie muzyczne złożone ze szlagierów legendarnego rosyjskiego pieśniarza - Aleksandra Wertyńskiego. Czterooktawowy głos Oleny zachwyca niezwykłym wykonaniem utworów Wertyńskiego i artystka opowiada o jego burzliwym życiu, życiu pierwszego człowieka w Rosji, który sztukę śpiewu wprowadził na estradę.
4 października 2005 roku Olena Leonenko została odznaczona medalem Zasłużony Kulturze - Gloria Artis, przyznawanym przez Ministra Kultury. "Gloria Artis" jest odznaczeniem szczególnie prestiżowym, honorującym najwybitniejsze postaci świata kultury.