Leonardo DiCaprio az egyik legaktívabb környezetvédő hollywoodi sztár. Rengeteg környezet- és állatvédelemre felhívó akciókhoz és kampányokhoz csatlakozott eddig is, melyekben személyesen is részt vesz vagy a nevét, arcát adja. 

Elkötelezettségét annyira komolyan gondolja, hogy saját alapítványt hozott létre és ezen keresztül vesz részt a kampányokban. De a Global Green USA szervezetben is elnökségi tagságot vállalt, ahol nem kisebb nevek vannak a támogatók között, mint Mark Ruffalo, James Cameron vagy Orlando Bloom. De tag az állatok jólétéért dolgozó International Found for Animal Welfare nevű szervezetben is, ahol tiszteletbeli elnökségi tag, emellett pedig a Natural Resources Defense Councilban (Természeti Erőforrásokat Védő Tanácsban) is kuratóriumi tag. 2012 júliusában pedig a WWF tigris fajvédelmi projektjének fővédnöki szerepét fogadta el.

A színész nem csak személyes vagyonával és arcával vesz részt a kampányokban, de kiveszi a részét a terepmunkákban is a világ bármely pontján. 2012 októberében számos helyen szólalt fel a vadállatok védelmében. Leonardo DiCaprio a kampánya során arra próbál rávilágítani, hogy mielőbb gátat kell vetni az illegális elefántcsont-kereskedelemnek, mert az állatok száma riasztó mértékben csökken.

Tom Hardy és Tobey Maguire színészkollégáival a jövőben pedig egy orrvadászat ellenes filmet akarnak készíteni. Melyben bemutatnák az orvvadászokkal folytatott helyi, fegyveres küzdelmeket, valamint az állatoknak a különféle divatcélokra történő felhasználására is rávilágítana.

Leonardo DiCaprio jelenleg az antarktiszi vizek kiemelt védelem alá kerülése mellett kampányol. A Déli-sark csaknem tízezer állatfaj számára ad otthont, köztük bálnáknak, kardszárnyú delfineknek, fókáknak és pingvineknek.

Október 23-án a CCAMLR (egyezmény az antarktiszi élővilág védelmében) csúcskonferencia témája is ez volt Tasmaniában. De nem csak DiCaprio állt ki a térség kiemelten védetté tétele mellett, hanem az Európai Unió és Ausztrália is. Azt szeretnék elérni, hogy a legnagyobb tengeri szentély legyen a Déli-sark. A védelem alá helyezéssel meg akarnak előzni olyan országokat, és cégeket, akik csak kifosztanák a területet a természeti kincseikért. Utalt az Északi-sarkon történő Shell fúrásokra vagy a mértéktelen halászatot folytató országokra, mint Oroszország vagy Dél-Korea. Ez utóbbi két ország nyíltan ellenezte a csúcstalálkozón a védetté nyilvánítást.

Az avaz.org honalapon a nyílt petíciót eddig már 840 ezren írták alá.