Europaparlamentsledamot Nathan Gill sade att han "inte kunde stanna kvar i ett parti som plötsligt representerade alla de saker som jag i 12 år sade att det inte representerade".
Ms Waters, som grundade tryckgruppen Sharia Watch, är en av elva kandidater i loppet.
Hennes bud har delat festen, med många arga hon har tillåtits att springa.
Före detta labouraktivist Anne-Marie Waters tror att hennes anti-islam-budskap, inklusive ett föreslaget förbud mot burkas, stängning av shariaråd och en tillfällig frysning av all invandring, kommer att vädja till många väljare.
Hon har argumenterat UKIP kan återfå stöd om det hade "innan" att vara "hederlig om islam" och utmana åsikten att det hade "ingenting att göra" med jihadistiskt våld.
Men Gill sade att han inte kunde stödja dessa åsikter och sade att "många av mina kolleger känner likadant".
Han sade till BBC Radio Wales' Sunday Supplement program: "Jag har ingen hund i detta lopp, jag stöder inte någon av kandidaterna.
"Men jag vet att jag har fått röda linjer och om jag ser partiet gå i någon riktning att det absolut inte borde gå in då kan jag inte förbli medlem i det partiet."
De kandidater som ersätter Paul Nuttall - som avstod efter UKIP:s dåliga resultat i junis allmänna val - är:
Röstsedlar kommer att skickas till partimedlemmarna under de närmaste veckorna och den nya ledaren kommer att tillkännages vid partiets årliga konferens i Torquay den 29 och 30 september.
Gill kritiserade också partiets försening när det gällde att ta upp de farhågor som väckts om ledamoten i UKIP:s församling, Michelle Brown, efter en rad om rasistiska missförhållanden som hon gjorde gällande en parlamentsledamot från Labour.
The North Wales AM kallas Streatham MP Chuka Unna en "coconut" i en inspelad samtal i maj 2016 till hennes då senior rådgivare Nigel Williams. Hon bad senare om ursäkt.
Gill hävdade att frågan, som partiet sköt upp med att fatta beslut om vid sitt nationella exekutivmöte, hade "kickats in i det långa gräset".
"Jag har sagt mycket tydligt att jag tycker att Michelle Brown bör uteslutas från partiet", sade han.
"Vi måste mycket tydligt visa vad vi inte är - och vi är inte ett rasistiskt parti och jag kämpade så starkt för det."
Den tidigare ledaren för UKIP i Wales har sagt att han skulle lämna partiet om anti-Islam-kampanjen Anne Marie Waters vann ledarskapsvalet.