Чрезвычайно богаты как в отношении новых идей, так и по результатам работы Леонтовича в области статистической физики. Совместно с Леонидом Мандельштамом в 1929 году он построил теорию важнейшего квантово-механического явления — туннельного эффекта. 

В ИАЭ им. И. В. Курчатова профессор Леонтович организовал и воспитал сильный коллектив физиков-теоретиков и стал основателем советской школы по теории высокотемпературной плазмы. Ему принадлежат ключевые физические идеи в проблеме управляемого синтеза: динамика инерционного сжатия пинча, основы теории равновесия и устойчивости плазменного шнура в системах типа токамак и др. Под его руководством были выполнены важные теоретические работы, выдвинувшие советские исследования по физике плазмы на передовые позиции в мире.

Михаил Леонтович принимал активное участие в постановке новых экспериментов, в анализе и обсуждении их результатов. Для всего коллектива физиков, собранного с целью решения задачи по созданию термоядерной плазмы, Леонтович стал высшим авторитетом в вопросах не только научных, но и общечеловеческих. Его живейший интерес к науке и принципиальность в работе оказала огромное влияние на его коллектив, он был для них примером ученого, по-настоящему любящего свое дело.

Ярко проявился талант Михаила Леонтовича как педагога и воспитателя молодежи. Труды созданного им коллектива теоретиков приобрели широкую известность, а многие из его учеников стали известными физиками, руководителями научных коллективов и научных направлений. Под редакцией Леонтовича вышли первый в мире сборник трудов по управляемому термоядерному синтезу «Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций», а также 11 сборников «Вопросы теории плазмы», фактически составляющих современный и наиболее полный курс теории плазмы.

Научные труды профессора Леонтовича отмечены множеством наград — несколькими орденами Ленина, Трудового Красного Знамени, Ленинской премией, а также золотой медалью имени А.С. Попова.

Юбилей Михаила Александровича Леонтовича широко празднуется в рамках Десятилетия науки и технологий, объявленном Президентом России Владимиром Путиным с 2022 по 2031 год, так как основной задачей Десятилетия является усиление роли науки и технологий и рост знания людей о достижениях наших ученых.