Leibowitz begynte ved matematisk fakultet ved Det hebraiske universitetet i Jerusalem i 1936. Han ble førsteamanuensis i biokjemi i 1941 og ble forfremmet til professor i organisk kjemi og nevrologi i 1952. Han underviste ved Det hebraiske universitetet i nesten seks årtier, og ga forelesninger i biokjemi, nevrofysiologi, filosofi og vitenskapshistorie.