Leo và Verina có ba người con. Con gái lớn của họ là Ariadne được sinh ra trước khi Marcianus qua đời (trị vì 450-457).[13] Ariadne có một người em gái là Leontia. Leontia lần đầu tiên được hứa gả cho Julius Patricius, con trai của Aspar thế nhưng hôn ước của họ đã bị hủy bỏ khi Aspar và một người con khác của ông là Ardabur bị ám sát vào năm 471. Leontia sau đó kết hôn với Marcianus, một người con của Hoàng đế Anthemius và Hoàng hậu Marcia Euphemia. Cặp đôi này đã dẫn đầu một cuộc nổi dậy bất thành chống lại Zeno vào khoảng năm 478-479. Cuộc nổi dậy bị đàn áp đẫm máu và cả hai đều bị đày biệt xứ đến chốn Isauria.[14]

Một người con trai không rõ danh tính khác của ông được sinh ra năm 463 nhưng mất sớm sau năm tháng hạ sinh. Những nguồn tài liệu duy nhất viết về ông là từ một lá số tử vi của Rhetorius và một cuốn tiểu sử các vị Thánh của Daniel Nhà Ẩn sĩ.[14]

Trong cuốn Biên niên sử Gruzia, một bộ sử có từ thế kỷ thứ 13 dựa theo những nguồn tài liệu trước đây, kể lại cuộc hôn nhân của vua Vakhtang I xứ Iberia với công chúa Helena nước Byzantium, và xác nhận bà chính là con gái của vị vua quá cố trước Zeno.[15] Vị vua tiền nhiệm này có lẽ là Leo I, câu chuyện có nhắc đến người con gái thứ ba của Leo. Cyril Toumanoff đã xác nhận vị hoàng đế này có hai người con từ cuộc hôn nhân này là Mithridates xứ Iberia và Leo xứ Iberia. Người con thứ hai Leo này chính là cha của Guaram I xứ Iberia. Tính chính xác về dòng dõi này hiện vẫn còn mơ hồ.