Leimena was betrokken (aan republikeinse zijde) bij de onafhankelijkheidsonderhandelingen aan boord van de Renville. Hij was minister van staat in het kabinet-Hatta II, en vanuit die rol onderdeel van de onderhandelingsdelegatie voor de Nederlands-Indonesische rondetafelconferentie van 1949. Tussen 1946 en 1956, zowel tijdens de Indonesische Onafhankelijkheidsoorlog als in de periode daarna, was Leimena meermaals minister van gezondheid, in de kabinetten Amir Sjarifoeddin I en II, Hatta I, "RIS", Natsir, Soekiman-Suwirjo, Wilopo en Burhanuddin Harahap. Van 1956 tot 1959 was Leimena vicevoorzitter van de grondwetgevende vergadering, de Konstituante.