A la edad de 20 años viajó a los Estados Unidos, se naturalizó como ciudadano norteamericano, en 1939, y realizó en este país sus estudios superiores: Bachiller en Ciencias por la Universidad Northwestern, de Evanston, Illinois (1940); Maestro en Artes (1941) y Doctor en Letras, con especialidad en español e italiano (1950), por la Universidad de Chicago, y, posteriormente, su carrera académica en estas Universidades (1940-1952); además, en la Universidad de Mississippi (1952-1956); en la de Emory, en Atlanta, (1956-1959) y en la de Illinois, en Urbana-Champaign (1959-1976), donde fue Profesor Emérito. Fue profesor visitante en las Universidades de Arizona, Wisconsin, en la Universidad Nacional Autónoma de México, Stanford, y en el Colegio de Middlebury, en Vermont. Aun retirado oficialmente de la enseñanza desde 1976, continuó colaborando con la Universidad de California, en el Centro de Estudios Chicanos de Santa Bárbara, que dirigió (1994-1996), y donde fijó su residencia. Fue miembro de numerosas asociaciones especializadas: la Americana de Maestros de Español y Portugués, la de Maestros de Lenguas Romances de Chicago, la Americana de Profesores Universitarios, la de Lenguas Modernas de Midwest, la de Lenguas Modernas de América y la del Instituto Internacional de Literatura Iberoamericana. Además de sus colaboraciones en revistas académicas de México y los Estados Unidos, desempeñó distintas labores editoriales en Revista Iberoamericana, Nueva Narrativa Hispanoamericana, Latin American Literary Review, Revista Chicano-Riqueña, Kentucky Romance Quarterly y Revista Interamericana de Bibliografía, entre otras; también colaboró en varias ediciones de la Gran Enciclopedia Rialp y de la Enciclopedia Británica.

Luis Leal Martínez, fue antólogo, bibliógrafo, editor, ensayista y estudioso de la literatura latinoamericana, principalmente la mexicana y chicana, además de la enseñanza universitaria. Su interés se centró en la búsqueda de las raíces históricas y culturales de un género o una obra en particular; de allí el gran valor que le concedió a las manifestaciones populares, como el folklore y la literatura oral. Esta relación entre la literatura y el contexto en el que surge, lo interesó por autores como Mariano Azuela, Martín Luis Guzmán y Juan Rulfo; posteriormente: Carlos Fuentes, Octavio Paz, y Juan José Arreola, pero, sin duda, es reconocido como pionero en el estudio del cuento mexicano, no sólo por considerarlo un género autónomo, sino por ofrecer el primer estudio integral sobre el mismo a través de la Bibliografía del cuento mexicano, la Breve historia del cuento mexicano y las distintas antologías, tanto generales como las dedicadas a determinadas etapas históricas como su tesis: El cuento y la leyenda en las crónicas de la Nueva España; a los movimientos literarios, como el modernismo, y, por autores en particular, como Amado Nervo y Vicente Riva Palacio. Su labor como profesor de literatura hispanoamericana en universidades norteamericanas lo llevó a reflexionar sobre la mutua influencia entre las culturas hispana y estadounidense, por lo que fue, también, precursor de los estudios chicanos: Aztlán y México reúne algunos de los muchos trabajos que dedicó al tema: los símbolos, historia e imágenes literarias de este lugar legendario y simbólico; se interesó asimismo por el estudio del corrido y la narrativa, como sus indagaciones sobre la novela histórica, en su libro: Jicoténcal. Es, sin duda, una figura reconocida por su destacada e incansable labor de investigación que abarcó más de cincuenta títulos y a la que se dedicó durante cerca de sesenta años.