Уже в студенческие годы Леонидов выделялся своими учебными проектами, а с 1925 г. начал с успехом выступать в конкурсном проектировании — с проектами улучшенной избы, жилых домов для рабочих и служащих в Иванове, университета в Минске, больницы в Самарканде, типовых рабочих клубов. Леонидов стал заметной и авторитетной фигурой в кипучей жизни богатого талантами и яркими личностями Вхутемаса. Он стал своего рода творческим вожаком архитектурной молодежи.
Студенческие проекты Леонидова, такие, как преддипломный проект высотного здания типографии газеты «Известия» (1926 г.) и особенно дипломный проект здания Института библиотековедения имени В. И. Ленина в Москве на Ленинских горах (1927 г.), стали событиями в интенсивной архитектурной жизни тех лет.
Эти проекты, особенно второй из них, широко известный под названием Институт Ленина, являются произведениями, принципиально расширившими и обогатившими профессиональный композиционно-художественный язык советской архитектуры. Проект Института Ленина очень быстро приобрел мировую известность, встал в ряд программных проектов начала XX в., оставшихся неосуществленными, но определивших пути развития. Таких по значению проектов было не так уж много. Среди них в советской архитектуре можно назвать башню III Интернационала В. Б. Татлина, «горизонтальные небоскребы» Л. М. Лисицкого, поднятые над землей гаражи К. С. Мельникова, театр массового действа братьев Весниных, «параболу» Н. А. Ладовского, «линейный город» Н. А. Милютина и некоторые другие. В западноевропейской — проект здания «Чикаго трибюн» и «тотального театра» В. Гропиуса, стеклянные небоскребы 1919—1921 гг. Л. Миса ван дер Роэ, «современный город на 3 млн. жителей» и Дворец Советов Ле Корбюзье и т. д.
По проекту Леонидова Институт Ленина представлял собой крупный многофункциональный общественный комплекс нового социального типа. Но еще более новым было его архитектурное объемно- пространственное решение: группа вписанных в природное окружение крупных геометрически простых контрастных друг другу форм. Протяженная линия узких корпусов шла вдоль рельефа Ленинских гор, а перпендикулярно берегу и примерно посередине длины ее пересекала другая, складывавшаяся из более широкого прямоугольного корпуса и эстакады подвесной дороги через Москву-реку. На пересечении двух линий поднимался вертикальный, очень высокий, стройный прямоугольный объем книгохранилища. Три взаимно перпендикулярных направления в качестве основных композиционных осей пространственного построения (иногда четко выражены две оси) — прием, вообще часто встречающийся в работах Леонидова. Архитектурная форма в этих случаях как бы закрепляла три основных пространственных направления, активно овладевала пространством. В комплексе Института Ленина, вблизи пересечения трех взаимно перпендикулярных прямоугольных протяженных объемов, поднимался над землей, на пространственной несущей форме в виде перевернутого конуса, большой шаровидный объем главной аудитории (рассчитанной на 4 тыс. человек). Остро контрастное сочетание различных по форме, величине, характеру трактовки и обработки объемов было одним из любимых композиционных приемов Леонидова.
Такое сопоставление не предназначалось для традиционного в классике выявления главного через иерархию частей, а представляло собой композицию из ряда самоценных и относительно равнозначных форм, по контрасту дополнительно оттеняющих друг друга.
Крупные объемы детализировались включением в композицию конструктивных, но осмысленных тектонически и художественно новаторских форм — ферм, растяжек, мачт, вант, разнотрактованного остекления поверхностей и т. д.
Проектом Института Ленина Леонидов предлагал пути решения ряда тогда актуальных для архитектуры профессиональных задач: расширял новаторский язык архитектурных форм и средств, использовавшихся конструктивизмом; обновлял объемно-пространственный подход к композиции; своеобразно решал высотную композицию и ее силуэт; новаторски подходил к градостроительным вопросам. Все это делало Леонидова творческим лидером второго поколения архитектурных конструктивистов.
В годы, последовавшие за окончанием Вхутемаса, он работал наиболее интенсивно и успешно и блестяще выступал на конкурсах. Его проектов ждали, и они всегда оправдывали ожидания новизной, оригинальностью и программностью.
Леонидовские проекты рубежа 1920—1930-х гг. можно условно разделить на две группы: проекты общественных зданий новых типов — производственных, деловых, административных и другие и проекты новых по типу общественных комплексов, в которых очень важной была градостроительная сторона дела. Хотя деление это условно, к первым можно отнести конкурсные проекты кинофабрики (1927 г.), Дома Центросоюза (1928 г.), Дома промышленности, Института статистики (оба 1929 г.) для Москвы, Дома правительства в Алма-Ате (1928 г.). Ко вторым — проекты клуба нового социального типа (два варианта, 1928 г.), конкурсные проекты памятнйка Колумбу в Санто-Доминго (1929 г.), Дворца культуры Пролетарского района (два тура конкурса, 1930 г.) и площади Серпуховской заставы (1931 г.) в Москве, проект социалистического расселения при Магнитогорском комбинате (1930 г.).
Во всех этих работах ярко запечатлелось неповторимое время их создания, а личность автора выразилась как бы «в квадрате» — в профессиональном и социально-человеческом плане.
И. И. Леонидов принадлежал к той творческой интеллигенции, которая сложилась в послереволюционные годы и пополнила ряды энтузиастов социалистического строительства. Социальную функцию архитектора в новом обществе он понимал как поиск и реализацию оптимальных путей жизнестроительства — с учетом уже сложившихся черт советского образа жизни. Своим творчеством он помогал его дальнейшему развитию. Архитектор был справедливо убежден, что новая архитектура должна помогать формированию нового человека. Эти взгляды Леонидов воплощал в архитектурном творчестве: каждый его проект, будучи ответом на конкретную задачу, одновременно имел более широкое, более общее значение определенного проекта- идеи.
Проектируя, Леонидов ставил целью максимальное обеспечение разнородных потребностей тех, кто будет работать или жить в этих зданиях: учитывал графики внутреннего движения, необходимость чередования труда и отдыха, разных по характеру трудовых занятий, возможности общения внутри небольшого и более крупного коллектива, стремился создать возможно более полную техническую и информативную оснащенность комплексов, зданий и отдельных помещений. Он всегда заботился об обеспечении в архитектуре и градостроительстве связей между людьми и природой. Все вместе должно было, по его любимому выражению, способствовать «повышенному жизненному тонусу».
Эстетическая и этическая стороны архитектуры рассматривались им в неразрывном единстве. Кристальным был его собственный нравственный облик. В свободе и творчестве Леонидов видел двуединое благо, являющееся целью каждого человека. Он был при этом противником всяческого потребительства, любой расслабленности, избыточного комфорта и эстетизма.
Художественный язык архитектуры Леонидова органично связан с его мировоззрением. Этим обусловлена простота его излюбленных архитектурных геометрических форм, их принципиальная немногочисленность. Леонидов много сделал для разработки архитектурной «эстетики простоты». Он тонко и многообразно оперировал сопоставлениями и контрастами крупных форм или их отдельных элементов, пропорциями, цветом, комбинированием и обработкой материалов, эстетическим осмыслением конструктивно-технических элементов.
Одним из самых первых в мировой архитектуре Леонидов предложил архитектуру больших и правильных геометрических объемов, обширных ровных плоскостей, сплошных остеклений, метрических или ритмических чередований стекла и облицовки фасада и т. д. Он широко использовал формы круга и окружности, сферы и ее частей, параболических куполов и пирамид. В проектах пространственных комплексов Дворца культуры, соцрасселения Магнитогорска Леонидов расчленял территорию сеткой крупных равных квадратов, комбинируя затем различную контрастную застройку соседних участков или ритмически чередуя одинаково застроенные участки вдоль города-линии.
