23 апреля 1848 г. Леонид был определён бакалавром патристики в Московскую духовную академию, а 9 мая получил должность помощника библиотекаря академии профессора Александра Васильевича Горского. 19 декабря 1849 г. назначен ректором и профессором догматического богословия Вифанской духовной семинарии, членом Московской духовной консистории и утверждён членом конференции внутреннего правления Московской духовной академии; 1 января 1850 г. возведён в сан архимандрита и стал настоятелем московского во имя святителя Иоанна Златоуста монастыря. Первоначально у Леонида возникли трудности при преподавании догматического богословия, недостаточно им изученного. Желание ректора поднять уровень преподавания встретило непонимание членов корпорации; кроме того, он впервые столкнулся с незнакомой ему прежде неблаговоспитанностью учеников. Отдых от семинарских забот Леонид находил в совершении богослужений и беседах с духовными людьми. «Я почитаю своё священническое и монашеское служение выше всякого другого, – признавался он, – и несмотря на то, что меня называют с усмешкою пустынножителем, ежедневно хожу к обедне, несколько раз в неделю служу сам; стараюсь поддерживать общение с отцом наместником [Антонием (Медведевым)]». За время ректорства Леонида здание Вифанской духовной семинарии было перестроено. Леонид заботился и о благоустройстве Златоустова монастыря, который очень любил и называл пустыней среди города. Получив согласие митрополита Филарета (Дроздова), Леонид собирался заняться восстановлением запущенного Златоустовского собора и перестройкой келий и даже начал переговоры с архитектором Михаилом Доримедонтовичем Быковским, но 31 декабря 1850 г. был определён настоятелем московского в честь иконы Божьей Матери «Знамение» монастыря. Исследователи не исключают, что на решение митрополита повлияли архитектурные проекты нового настоятеля. В 1851 г. Леонид был определён членом Московского комитета для цензуры духовных книг. В Знаменской обители при Леониде была обновлена и освящена митрополитом Филаретом (Дроздовым) тёплая Сергиевская церковь. 31 августа 1853 г. Леонид был назначен ректором Московской духовной семинарии, располагавшейся в Москве на Самотечной ул. Здесь он познакомился со многими видными московскими учёными, а также с членами аристократических фамилий. У прихожан семинарской церкви вошло в обычай после богослужения посещать ректора для бесед. Особенно сблизился Леонид с игуменом Саввой (Тихомировым), дружба с которым продолжалась до конца жизни владыки. 22 апреля 1854 г. Леонид был назначен настоятелем Заиконоспасского в честь Нерукотворного образа Спасителя московского монастыря, известного как «учительский»; в нём находилась Славяно-греко-латинская академия. Настоятельство Леонида в Заиконоспасском монастыре и ректорство в Московской семинарии совпали с важнейшими для России событиями – Крымской войной и кончиной в 1855 г. императора Николая I. 16 июня 1856 г., незадолго до коронации императора Александра II, Леонид получил распоряжение митрополита Филарета (Дроздова) о приведении в приличный вид настоятельских келий Заиконоспасского монастыря в связи с размещением в них на время коронационных торжеств митрополита Литовского Иосифа (Семашко).