Родился 2 февраля 1914 года в городе Ростов-на-Дону (Ростовская область). С августа 1936 года в рядах Красной Армии. Окончил Ейское военно-морское авиационное училище лётчиков. Служил в частях ВВС Черноморского Флота.

С 22 июня 1941 года старшина Л. К. Ватолкин на фронтах Великой Отечественной войны в составе 9-го ИАП (62-я ИАБР ЧФ), летал на И-153 и Як-1. С декабря 1941 года - командир звена 8-го ИАП ЧФ, продолжая летать на Як-1. Дважды был ранен в воздушных боях (16.04.1942 - тяжело и 30.05.1943 - легко). С августа 1943 года - командир звена 1-й эскадрильи 11-го Гвардейского ИАП ЧФ, где летал на "Аэрокобре". В 1944 году переведён в 6-й Гвардейский ИАП ЧФ, летал на Як-9. В том же году вернулся в 9-й ИАП ЧФ, (с июня 1944 года - в составе ВВС КБФ), продолжая летать на Як-9.

К 9 маю 1945 года лётчик 1-й эскадрильи 9-го истребительного авиационного полка (11-я штурмовая авиационная дивизия, ВВС Краснознамённого Балтийского Флота) Гвардии старший лейтенант Л. К. Ватолкин совершил 300 боевых вылетов, в воздушных боях сбил лично 10 и в составе пары 3 самолёта противника.

После окончания войны продолжал служить в авиации ВМФ. Участник Советско-Японской войны в августе 1945 года в составе 19-го ИАП (10-я АДПБ, ВВС Тихоокеанского Флота), летал на Як-9, побед не имел. С августа 1947 года Гвардии капитан Л. К. Ватолкин - в запасе. В 1950-1970 гг. жил в городе Сухуми (ныне столица Республики Абхазия) и работал в аэропорту Бабушеры. Умер в конце 1970-х гг.

Награждён орденами: Красного Знамени (08.11.1941, 06.11.1943), Отечественной войны 2-й степени (21.06.1945), Красной Звезды (28.08.1943); медалями.

Список известных воздушных побед Л. К. Ватолкина:

Д а т а	Противник	Место падения самолёта или проведения воздушного боя	Свой самолёт
04.11.1941	1  До-215	Херсонесский маяк	Як-1
06.11.1941	1  Ме-109	Бахчисарай
18.11.1941	1  Хе-111	Бельбек
17.12.1941	1  Ю-88	Кача
31.12.1941	1  Хш-126	Бельбекская долина
05.03.1942	1  Ме-109  (в паре)	Саки
30.05.1943	1  Ме-109	Витязевский лиман
25.08.1943	1  Ме-110	траверз Мысхако	"Аэрокобра"
22.09.1943	1  ФВ-190	Голубицкая
02.11.1943	1  Ме-110  (в паре)	Эльтиген
26.11.1943	1  Ю-52  (в паре)	Тарханкут
08.05.1945	1  Ю-52	Либава	Як-9
	1  ФВ-190
Всего сбитых самолётов - 10 + 3;  боевых вылетов - 300.

Из фотоматериалов военных лет:

Из фотоматериалов послевоенных лет: