Михельсон Леонид Викторович начал свою карьеру с работы прорабом. В 1985 году назначен главным инженером треста «Рязаньтрубопроводстрой».
В 1987 году возглавил трест «Куйбышевтрубопроводстрой», который в 1991 году первым в регионе прошел процесс акционирования и стал частным строительным предприятием АО «Самарское народное предприятие «Нова».
С 1987 по 1994 годы был управляющим АО «Самарское народное предприятие «Нова». Затем стал Генеральным директором управляющей компании «Новафининвест», которая занималась газодобычей.
Получая опыт работы в компании, Леонид Викторович активно скупал акции объединения «Пурнефтегазгеология». Затем он приобрёл необходимые лицензии на несколько участков с крупными запасами газа, и в 1996 году была основана группа «Новатэк», которая стала занимаеться добычей и производством газа.
В 1998 году Леонид Михельсон стал председателем совета директоров ОАО «Пур-Лэнд», ОАО «Нефтяная компания „Таркосаленефтегаз“, ОАО «Трубоизоляция» и генеральным директором ОАО «Нордпайпс».
С 2001 года он является генеральным директором ОАО «Пур-Лэнд» и председателем совета директоров ОАО «Юрхаровнефтегаз». В 2002 году Леонид Михельсон также занял должность председателя правления НГК «Итера».
С 2002 года Леонид Михельсон является председателем правления и членом совета директоров группы «Новатэк». На данный момент Леониду Викторовичу принадлежит более 40% акции ОАО «Новатэк».
С марта 2008 по декабрь 2010 года - член Совета директоров, Председатель Совета директоров ОАО «Стройтрансгаз». С 2008 года - член Совета директоров ООО «Арт Финанс».
Леонид Михельсон также является председателем совета директоров и крупнейшим акционером ведущего российского нефтехимического холдинга "Сибур".
В 2011 году Леонид Михельсон занял 15 место в списке 200 богатейших бизнесменов России.
В 2018 году, по версии Форбс, он занял 1 место в списке богатейших россиян и 32 место среди мировых миллиардеров.
