Han studerade juridik i Cazenovia och Albany, New York. Han inledde 1848 sin karriär som advokat och flyttade samma år till Wisconsin. Fyra år senare flyttade han till Kalifornien på grund av guldruschen.
Han var den åttonde guvernören i delstaten Kalifornien 1862-1863 och republikansk ledamot av USA:s senat från Kalifornien från 1885 fram till sin död.
1876 köpte han även hästen Electioneer, en avkomma till hingsten Hambletonian 10, som räknas som den amerikanska sulkyhästens fader.[1] Electioneer är en av fyra avkommor där sedan alla amerikanska travar- och passgångarlinjer utgår från.[2][3]
Han grundade Stanford University tillsammans med sin fru Jane Stanford. Paret ville hedra minnet av enda barnet Leland, Jr. (1868-1884) som dog innan han hade fyllt sexton. Därför är universitetets hela namn "Leland Stanford Junior University".