Pada 1960-an, teori buatannya itu digunakan untuk pengalihan pesan (message switching). Kemudian itu digunakan sebagai latar belakang matematika utama untuk pengalihan kelompok data (packet switching), pada 1970-an.
Kontribusi awalnya untuk bidang ini adalah tesis doktoralnya di Massachusetts Institute of Technology pada 1962, diterbitkan dalam bentuk buku pada 1964.
Baca juga: Kisah Desa yang Tolak Proyek Internet Elon Musk, Khawatir Sinyal Ganggu Ternak
Setelah Larry Roberts belajar tentang packet switching pada Simposium 1967 tentang Prinsip Sistem Operasi, dia meminta Leonard Kleinrock melakukan pekerjaan teoritis untuk mengukur kinerja packet switching di ARPANET, yang menjadi cikal bakal Internet.
Karya Leonard Kleinrock ini mendukung pengembangan jaringan packet-switching pada 1970-an. Karya teoritisnya tentang perutean hierarkis pada akhir 1970-an, tetap penting bagi pengoperasian Internet saat ini.
Pada 2001 ia menerima Penghargaan Draper "untuk pengembangan Internet". Namun, kontribusi Leonard Kleinrock pada awal 1960-an untuk memulai konsep packet switching diperdebatkan, termasuk oleh Robert Taylor, Paul Baran, dan Donald Davies.
Baran dan Davies juga diakui oleh sejarawan dan AS National Inventors Hall of Fame karena secara independen menemukan konsep packet switching digital yang digunakan dalam jaringan komputer modern termasuk Internet.
Baca juga: China Dukung Warganya Saling Melaporkan karena Mengunggah Opini Sesat di Internet
Pesan pertama pada ARPANET dikirim oleh programer mahasiswa UCLA Charley Kline, pada pukul 22:30, pada 29 Oktober 1969 dari Boelter Hall 3420, gedung teknik utama kampus.
Kline ditransmisikan dari komputer host SDS Sigma 7 universitas, ke komputer host SDS 940 Stanford Research Institute.
Teks pesannya adalah kata "login"; huruf "l" dan "o" ditransmisikan, tetapi sistem kemudian macet. Oleh karena itu, pesan literal pertama melalui ARPANET adalah "lo".
Sekitar satu jam kemudian, setelah sistem kembali pulih, komputer SDS Sigma 7 melakukan "login" penuh.
Tautan ARPANET permanen pertama dibuat pada 21 November 1969, antara IMP di UCLA dan IMP di Stanford Research Institute. Pada 5 Desember 1969, seluruh jaringan empat node didirikan.
Baca juga: Seorang Ibu Ketahuan Jual Foto Seksinya di Internet, Tak Berhenti Meski Di-bully
Pada 1988, Leonard Kleinrock menjadi ketua kelompok yang mempresentasikan laporan Toward a National Research Network kepada Kongres AS.
Laporan ini sangat berpengaruh dan digunakan untuk mengembangkan High Performance Computing Act 1991, yang berpengaruh dalam perkembangan Internet seperti yang dikenal saat ini.
Pendanaan dari RUU tersebut digunakan dalam pengembangan web browser Mosaic 1993, di National Center for Supercomputing Applications (NCSA).
Kamarnya 3420 di Boelter Hall dipulihkan ke kondisi 1969 dan diubah menjadi Situs dan Arsip Warisan Internet Kleinrock.