Han var en av gründerne av ventureselskapet Northzone. Thorleifsson var partner i Northzone fra etableringen og frem til 2016, og han har hatt flere styreverv i Northzones porteføljebedrifter. Han har spesielt arbeidet innen programvare, fintech og ren energi. Thorleifsson var den første styrelederen i Norsk Venturekapitalforening (NVCA). Han har også vært styremedlem i Svensk Riskkapitalforening (SVCA), og Invest Europe.