Кандидат (1951), доктор (1962) хімічних наук, професор (1962 р). З 1950 р. — асистент, доцент (1952 — 1959), завідувач кафедрою (1959—1965) органічного каталізу і кінетики ХДУ. У 1964 р. Литвиненко Л. М., з доручення Президії АН УРСР, приступив до організації хімічного інституту АН УРСР у м. Донецьку. Спочатку — це сектор хімії при фізико-технічному інституті АН УРСР, потім — Донецьке відділення фізико-органічної хімії Інституту фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевского АН УРСР, і з 1975 р. — Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії АН УРСР, якому після смерті Леоніда Михайловича надано його ім'я.