Pendant son enfance, il s'intéresse à la peinture et commence à étudier sous la direction de son père, un artiste connu sous le nom de Léon Cogniet. Il est également influencé par l'artiste Eugène Fromentin. Après avoir poursuivi ses études à l'École des Beaux-Arts de Paris, il obtient une médaille d'or pour son travail sur la mythologie grecque.
En 1893, Poupigneul reçoit la commande de peintre en chef de la ville de Bordeaux et devient un artiste reconnu. Il est élu membre titulaire de l'Académie des Beaux-Arts de Bordeaux en 1897. En plus de ses contributions à l'art académique, Poupigneul se tourne également vers la peinture orientale et l'aquarelle.
En tant que peintre d'histoire, il est particulièrement connu pour ses scènes de batailles, notamment la défaite des Troubles-Foux à La Rochelle (1523), la prise de Doullens (1918) et la bataille d'Anvers (1648). Ses œuvres sont exposées dans des musées tels que le Musée du Louvre, le Musée national de l'Armée et le Musée de Versailles.
Poupigneul est également un écrivain prolifique, avec plus de 150 publications à son actif. Ses livres traitent généralement de sujets artistiques, comme la peinture orientale et la technique d'aquaforte. Il est également connu pour ses ouvrages sur l'histoire de France, notamment sa biographie du roi Henri IV, qui est considérée comme une référence pour les études historiques.
En 1903, il est nommé professeur à l'École des Beaux-Arts de Paris et occupe ce poste jusqu'à sa mort en 1927. Il reçoit plusieurs distinctions honorifiques au cours de sa carrière, dont la Légion d'honneur et le grade de Commandeur de l'Instruction publique.
En résumé, Léon Poupigneul est un peintre et écrivain français connu pour ses scènes historiques et orientales, ainsi que pour son livre sur Henri IV. Il est élu membre titulaire de l'Académie des Beaux-Arts de Bordeaux et professeur à l'École des Beaux-Arts de Paris.