Mimosa ser. Leiocarpae, com 31 espécies distribuídas predominantemente em ambientes semiáridos da América do Sul, é a maior série de M. sect. Batocaulon. Muitas das suas espécies são mal definidas, o que é agravado pela ausência de ilustrações para maioria delas e a escassez de coleta de alguns táxons. Apresentamos a revisão taxonômica das espécies de M. ser. Leiocarpae, incluindo descrição, reavaliação nomenclatural e tipificação, delimitação dos táxons, chave de identificação e ilustrações. Foram propostas 11 novas sinonimizações, sete lectotipificação e um novo status, resultando na diminuição do número de espécies de 31 para 28. Além disso, foram complementadas as descrições originais de três espécies e registradas três novas ocorrências, sendo uma para o Brasil, uma para a Bolívia e uma para o Paraguai.