Zajmował się analizą nakładów i wyników produkcji (opracował tzw. macierze przepływów międzygałęziowych) – dopiero w dobie komputerów analiza ta uzyskała praktyczne znaczenie dla gospodarki. Istotnym wynikiem prac Leontiefa było także postulowanie tzw. paradoksu Leontiefa, głoszącego, że amerykański eksport jest pracochłonny, a import kapitałochłonny, co pociągnęło za sobą liczne prace dążące do wyjaśnienia tego zjawiska.
W 1973 r. otrzymał Nagrodę Banku Szwecji im. Alfreda Nobla w dziedzinie ekonomii za opracowanie tzw. analizy przepływów międzygałęziowych, Narodowy Bank Polski..
Oprócz tego został wyróżniony wieloma odznaczeniami i tytułami doktora honoris causa uczelni ekonomicznych. Był też członkiem kilkudziesięciu towarzystw naukowych. W okresie gorbaczowowskiej pieriestrojki został zagranicznym członkiem radzieckiej Akademii Nauk (1988). W 1968 został odznaczony Legią Honorową IV klasy.
Zmarł w wieku 93 lat w Nowym Jorku.