En milepæl var doktoravhandlingen A Multi-sectoral Study of Economic Growth (1960), en flersektormodell for økonomisk vekst som kombinerte teori og empiri. Den bygde på tre deler av nyere økonomisk teori: kryssløpsanalyse, nyklassisk vekstteori og teorien for konsumentenes etterspørsel. Med den kunne Johansen belyse hvordan de enkelte sektorene utviklet seg under økonomisk vekst – noen næringer vokste, andre krympet. Han brukte norsk statistikk for å tallfeste relasjonene i modellen, og den ble et viktig verktøy i norsk planlegging. Med årene ble tallene jevnlig justert, men selve strukturen i denne «MSG-modellen» holdt seg og ble den mest anvendte modellen i norsk planlegging. Den har blitt brukt av Finansdepartementet under forskjellige regjeringer og av forskere i analyser av spesielle problemer, for eksempel forurensning og miljø, behovet for ulike typer arbeidskraft, arbeidsulykker og arbeidsmiljø, virkningene av alternativ bruk av statens petroleumsinntekter og etterspørselen etter elektrisitet. Avhandlingen ble oversatt til flere språk, og utenlandske forskere konstruerte sine egne nasjonale MSG-modeller.

Leif Johansen gikk videre og fordypet seg i studiet av den økonomiske produksjonsprosessen. Også bidragene på dette området vakte internasjonal oppmerksomhet. En sentral idé var at en produksjonsprosess var bundet av den teknikken som lå i det faste produksjonsutstyret, mens teknikken kunne velges før investeringen hadde funnet sted.

Som dosent (fra 1959) skulle Johansen blant annet forelese om statens finanspolitikk, og dette var grunnlaget for en lærebok, Offentlig økonomikk, som ble utgitt fra 1962 til 1964 og senere kom i flere utgaver, og som ble oversatt til flere språk. Den inngikk i pensum ved universiteter og høyskoler både i Norge og i andre land.

Da Leif Johansen etterfulgte Ragnar Frisch som professor i 1965, ble det bestemt at han særlig skulle forelese om økonomisk planlegging. Dette førte til at han i 1977–1978 utgav et tobindsverk om prinsippene for økonomisk planlegging. Det første bindet behandlet generelle emner, mens det andre dreide seg om sentralisering/desentralisering og planlegging under usikkerhet. Ved siden av de arbeidene som er nevnt, publiserte Leif Johansen en lang rekke faglige artikler, flere av dem i ledende internasjonale tidsskrifter.

Leif Johansen mente at et kommunistisk system ville utnytte ressursene bedre og skape en sterkere økonomisk vekst enn det kapitalistiske. Dette skyldtes en tro på sterk og detaljert planlegging, og at kommunismen ville avskaffe den private monopolgevinsten som lå i patentsystemet. Han mente at teknisk og innovativ innsikt burde være åpent tilgjengelig for alle bedrifter, ikke bare for de som hadde patentrettighetene.

I de senere år så Johansen hvordan planleggingssystemet forvitret i Sovjetunionen, og han ble interessert i et visst innslag av markedsøkonomi i systemet. I en artikkel om Norge fremhevet han imidlertid at de største bedriftene burde overføres til «samfunnsmessig eie» og at myndighetene, ved siden av skatter, avgifter, subsidier og stønader, burde bruke direkte virkemidler – for eksempel maksimalpriser, regulering av utenriksøkonomien, byggeløyver og andre rasjoneringsordninger. Han deltok også med sterkt engasjement i EF-striden og var styremedlem i Folkebevegelsen mot norsk medlemskap i EEC fra 1970.

Leif Johansen var medlem av Det Norske Videnskaps-Akademi (DNVA), The Econometric Society og vitenskapsakademiene i Sverige og Danmark. Han satt i styret til NKP og til folkebevegelsen mot EEC. Han mottok DNVAs Fridtjof Nansen-belønning i 1979.