Entre 1906 et 1914, Leffingwell passe neuf étés et six hivers sur la côte arctique de l'Alaska, effectuant 31 voyages en traîneau à chien ou en petits bateaux. Grâce à cela, il crée la première carte précise d'une grande partie de cette côte.
Il est le premier à décrire scientifiquement le pergélisol et à théoriser ce phénomène.
Il identifie également avec précision le potentiel pétrolier du nord de l'Alaska.
