Vargar började ljust och Nouha Dicko gav dem ledningen, slå Rob Green med en låg första gången skott på flykt.
Leeds slog upp trycket efter pausen, men Andy Lonergan räddade från Souleymane Doukara och Kortney Hause rensade linjen för att hålla den 1-0.
Fulhams 3-1 seger över Aston Villa och Sheffield onsdagens 2-1 seger vid QPR ser Leeds falla på sjunde plats.
Trots att de förlorade sina två senaste mästerskapsmatcher, dominerade Vargar öppningsutbytena, med Green måste komma ut snabbt och göra en låg spara en-mot-en från Andreas Weimann.
Dave Edwards tvingade en annan Green stop och Dicko gick nära, skära in och skjuta snävt bred innan målet deras tryck förtjänade slutligen kom.
Den 24-åriga anfallaren fastnade på Ben Marshalls smarta boll bakom försvaret och hittade nedre hörnet innan Green kunde sätta sig själv.
Leeds rallied, men Pontus Jansson kunde inte träffa målet med en fri rubrik och Lonergan producerade en reflex spara för att hålla Doukara huvudet från Kemar Roofes nedskärningar.
Vargar satt tillbaka och bjöd in tryck, med Hause clearing Roofe s looping huvudet utanför linjen från ett hörn och Chris Wood på väg över sent på, men bort sidan hängde på för att hävda punkterna.
Vinsten säkrar Wolves Championship status för en annan säsong på 54 poäng, medan Leeds tredje förlust i fem matcher sätter dem ur spel-offs på målskillnad med tre matcher kvar.
Leeds manager Garry Monk:
"Vi är besvikna på det resultatet.
"Vi ville inte att det skulle hända i detta skede av säsongen men vi har haft mentaliteten så länge där vi har varit i play-offs ganska bekvämt och har typ varit i det skyddande sättet att försöka stanna där.
"Nu måste vi förändra den mentaliteten för att vara ett lag som går på jakt och släpper allt.
"Det är fortfarande en riktigt bra situation för oss. Vi har inte tid att tycka synd om oss själva, det leder ingenstans."
Vargar manager Paul Lambert:
"Vi var utmärkta och borde ha varit två eller tre i första halvlek.
"Vi var starka defensivt under den andra halvan och ett hot på pausen."
Matchen slutar, Leeds United 0, Wolverhampton Wanderers 1.
Andra halvlek, Leeds United 0, Wolverhampton Wanderers 1.
Charlie Taylor (Leeds United) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Foul av Jón Dadi Bödvarsson (Wolverhampton Wanderers).
Försök missade. Chris Wood (Leeds United) header från vänster sida av sex yard box är för hög. Hjälpt av Pablo Hernández med ett kors.
Foul av Pontus Jansson (Leeds United).
Jón Dadi Bödvarsson (Wolverhampton Wanderers) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Hörnet, Leeds United. Förföljd av David Edwards.
Försök missade. Hadi Sacko (Leeds United) höger fotade skott utanför lådan missar till höger efter ett hörn.
Försök blockerat. Kemar Roofe (Leeds United) rubrik från höger sida av sex yard box är blockerad. Hjälpt av Pablo Hernández med ett kors.
Hörnet, Leeds United. Sammankallad av Lee Evans.
Foul av Kalvin Phillips (Leeds United).
Lee Evans (Wolverhampton Wanderers) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Substitution, Wolverhampton Wanderers. Kortney Hause ersätter Ben Marshall.
Foul av Chris Wood (Leeds United). - (EN) Herr ordförande!
Romain Saiss (Wolverhampton Wanderers) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Pontus Jansson (Leeds United).
Jón Dadi Bödvarsson (Wolverhampton Wanderers) vinner en frispark på högerkanten.
Försök blockerat. Kyle Bartley (Leeds United) höger fotade skott utanför lådan är blockerad.
Offside, Leeds United. Luke Ayling försöker en genom boll, men Hadi Sacko fångas offside.
Jón Dadi Bödvarsson (Wolverhampton Wanderers) visas det gula kortet för en dålig foul.
Luke Ayling (Leeds United) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Foul av Jón Dadi Bödvarsson (Wolverhampton Wanderers).
Försening över. De är redo att fortsätta.
Försening i match Richard Stearman (Wolverhampton Wanderers) på grund av en skada.
Hörnet, Leeds United. Förföljd av Andy Lonergan.
Försöket räddades. Souleymane Doukara (Leeds United) header från mycket nära räckvidd sparas i toppen av målet.
Hörnet, Leeds United. Förföljd av David Edwards.
Substitution, Leeds United. Souleymane Doukara ersätter Alfonso.
Hörnet, Leeds United. Förföljd av Richard Stearman.
Försöket räddades. Lee Evans (Wolverhampton Wanderers) höger fotade skott från utsidan av lådan sparas i nedre högra hörnet.
Hörnet, Wolverhampton Wanderers. Förföljd av Charlie Taylor.
Robert Green (Leeds United) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Foul av Jón Dadi Bödvarsson (Wolverhampton Wanderers).
Hörnet, Wolverhampton Wanderers. Förföljd av Kyle Bartley.
Substitution, Wolverhampton Wanderers. Jón Dadi Bödvarsson ersätter Nouha Dicko.
Substitution, Wolverhampton Wanderers. Lee Evans ersätter George Saville.
Försök blockerat. Ben Marshall (Wolverhampton Wanderers) vänster fotade skott från mitten av lådan är blockerad.
Försök blockerat. Ben Marshall (Wolverhampton Wanderers) vänster fotade skott från höger sida av lådan är blockerad.
Försök missade. Kyle Bartley (Leeds United) huvudet från mitten av lådan är för högt. Hjälpt av Pablo Hernández med ett kors som följer ett hörn.
Leeds United hoppade av från Championship play-off platser som vargar clinched en smal seger på Elland Road.