Neben der auf wenige Personen beschränkten Ehrenmitgliedschaft ist die Cothenius-Medaille in Gold, eine Stiftung des, königlich-preußischen Hof- und Leibarztes Christian Andreas Cothenius (1708–1789), die bedeutendste Auszeichnung der Leopoldina. Mit ihr wird das herausragende Lebenswerk eines Leopoldina-Mitglieds ausgezeichnet.

Die Carus-Medaille geht auf eine Stiftung zugunsten des XIII. Leopoldina-Präsidenten Carl Gustav Carus (1789–1869) zurück und ist seit 1961 mit dem von der Leopoldina-Gründungsstadt Schweinfurt gestifteten Carus-Preis verbunden. Beide werden für herausragende naturwissenschaftliche oder medizinische Forschungsleistungen vergeben.

Für besondere Forschungsleistungen auf dem Gebiet der Molekularbiologie und Genetik verleiht die Leopoldina seit 1965 eine dem Begründer der Genetik Gregor Mendel (1822–1884) gewidmete Mendel-Medaille. Für bedeutende Leistungen auf dem Gebiet der Zellforschung vergibt sie seit 1955 die Schleiden-Medaille. Die Verdienstmedaille des Präsidiums erhalten Leopoldina-Mitglieder mit großen Verdiensten für die Akademie.

Im Jahr 2012 legt die Leopoldina die Kaiser Leopold I.-Medaille auf, die an Persönlichkeiten des öffentlichen Lebens verliehen wird, die sich besonders um die Wissenschaft verdient gemacht haben.