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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. Mimosa ser. Leiocarpae, with c. 31 species found primarily in semi-arid habitats in South America, is the most speciose series of M. sect. Batocaulon. Many of the species are poorly defined, which is aggravated by the lack of illustrations for most species and the scarcity of collection of some taxa. We present a taxonomic revision of the species of M. ser. Leiocarpae, including species descriptions, a re-evaluation of nomenclature and typification, delimitations of taxa, a key to the species, and illustrations. We propose eleven synonymies, seven lectotypifications, and one new status, resulting in fewer species, a change from 31 to 28. Furthermore, we provide supplement additional material for three previous descriptions and three new geographic records, one for Brazil, one for Bolivia and one for Paraguay.