Après avoir été rejeté par l'Académie de Berlin en raison de son « manque de talent », il étudie avec Hermann Eschke et le peintre norvégien Hans Fredrik Gude. Il excelle surtout dans les paysages.
En 1898, il devient l'un des fondateurs de la Sécession berlinoise. Il collabore à la revue Pan.
Il produit des gravures, dont des lithographies remarquables.
Atteint de syphilis à un stade avancé, il se suicide à Berlin en 1908.
Dans l'arrondissement de Charlottenburg, une rue lui est consacrée : Leistikowstrasse.
(en) Peter Paret, The Berlin Secession. Modernism and its enemies in Imperial Germany, Harvard University Press, 1980
Peter Behrens, Walter Leistikow. Dans: Dekorative Kunst, 2, 1899, S. 233 f.
Max Liebermann, Nekrolog auf Walter Leistikow. In: Kunstchronik. Wochenschrift für Kunst und Kunstgewerbe, NF XIX, Nr. 30, 14. August 1908, Sp. 529 ff.