Ia dikenal karena kontribusinya dalam dunia jaringan yang sangat besar. Karyanya yang paling terkenal dan signifikan adalah teori pertukaran paket melalui makalahnya pada tahun 1959 dan pada tahun 1961 tentang pertukaran paket dalam kaitannya dengan paket teknologi.
Berkat prestasi dan jasanya ia telah menerima berbagai penghargaan (Award). Kleinrock dipilih untuk menerima penghargaan bergengsi yaitu Nasional of Science, sebuah kehormatan ilmiah bangsa, dari Presiden George W. Bush di Gedung Putih pada tanggal 29 September 2008. mendapatkan penghargaan The 2007 National Medal of Science dalam memberikan kontribusi fundamental kepada teori matematika jaringan data modern, dan untuk spesifikasi fungsional switching paket, yang merupakan dasar teknologi internet generasi mentoring.