Leif Mortensen war einer der erfolgreichsten Amateur-Rennfahrer Dänemarks in den 1960er Jahren. 1963, im Alter von 17 Jahren, wurde er Dänischer Vize-Meister der Junioren im Einzelzeitfahren. 1967 belegte er bei den Nordischen Meisterschaften Platz zwei im Straßenrennen; im selben Jahr wurde er in Heerlen Vize-Weltmeister im Mannschaftszeitfahren, gemeinsam mit Henning Ingemar Petersen, Jørgen Emil Hansen und Verner Blaudzun.