Alla fine del Medio Evo, nei boschi sopra Cardoso, sorgeva un villaggio chiamato Casamenta, distrutto secondo la tradizione da Castruccio Castracani, signore di Lucca. Secondo le testimonianze orali della comunità, l'attuale santuario di San Leonardo fu edificato nel luogo dove un tempo sorgeva la chiesa di quell'antico paese.
Il 16 luglio 1968, festa della Madonna del Carmine, il Santuario ormai poco frequentato ospitò il matrimonio di due giovani del luogo, Adelmo Santarelli e Bazzichi Maria Adelia.
Una lapide inserita nel paramento murario della chiesa riporta la notizia che la compagnia del Santissimo di Cardoso nel 1970 restaurò il santuario in ricordo dei suoi caduti in guerra.
