Pada tahun 1221, Leonor menikah dengan Chaime I di Ágreda; Leonor berusia 19 tahun sedangkan Chaime I berusia 14 tahun. Enam tahun kemudian masa pemerintahan James penuh dengan pemberontakan yang ditimbulkan oleh para bangsawan. Dengan perdamaian Alcalá pada tanggal 31 Maret 1227, para bangsawan dan raja dapat mencapai kesepakatan untuk berdamai. Pasangan tersebut menikah cenderung untuk kepentingan politik daripada cinta.
Pernikahan mereka dikaruniakan seorang putra: Alifonso dari Aragon, menikah dengan Constança dari Montcada, Bangsawan Bigorre. Ketika pernikahan itu dibatalkan pada tahun 1230, Alfonso diumumkan sah akan saudara tirinya oleh istri kedua Chaime, Jolán dari Hungaria dan akan mewarisi kerajaan James suaminya jika ia meninggal nanti.
Masa Tua
Leonor menjadi seorang biarawati setelah menikah, ia pergi ke biara Santa María la Real de Las Huelgas dengan saudarinya Berenguela yang sudah mengundurkan diri dari pemerintahan di Kastilia dan Leon. Kedua kakak beradik tersebut meninggal disana, Leonor meninggal pada tahun 1244 dan Berenguela meninggal 2 tahun kemudian. Mereka berdua dimakamkan di dalam sebuah biara.
Makam
Setelah wafat, jenazah Ratu Leonor dimakamkan di dalam biara Las Huelgas in Burgos. Jenazahnya dimakamkan di tengah bangunan gereja Santa Catarina, dan berada di antara makam bayi Felipe dari Kastilia, putra Sancho IV el Bravo dan Ratu Maria de Molina, yang ditempatkan di sebelah kanan, dan makam bayi Pedro dari Kastilia, saudarinya, yang meninggal pada tanggal 25 Juni 1319 di dalam bencana Vega de Granada.
Selama pembongkaran biara dilakukan pada abad ke-20 ditemukan kerangka Ratu tersebut, yang dimumikan dalam keadaan baik, ia berbaring di dalam sebuah peti yang terbuat dari batu kapur, atapnya memiliki 2 lereng dan halus, meskipun pada masa lampau adalah polikrom.
Peti mati ratu yang muminya ditempatkan berukuran 1'60 meter dan dengan tangan disilangkan di dadanya, adalah kayu dan tanpa penutup, meskipun masih ada sisa-sisa cangkangnya dan salibnya terbuat dari emas bertaburan dan mengkilap, begitu juga dengan busananya yang dikuburkan bersama Ratu, di antaranya yang mencolok adalah tiga pakaian brokat, yang atas pendapat Manuel Gómez Moreno adalah benda yang sama yang ditemukan di makam bayi Felipe dari Kastilia, putra Fernando III, yang dimakamkan di gereja Santa María la Blanca de Sirga Villalcázar.
