Neiman sirvió en el ejército estadounidense durante la Segunda Guerra Mundial. Trabajó como cocinero hasta el final de la guerra, cuando sus habilidades artísticas fueron reconocidas y puestas en práctica pintando decorados para espectáculos de la Cruz Roja. A su regreso, en 1946, Neiman estudió brevemente en la Escuela de Arte de St. Paul, y luego en la Escuela del Instituto de Arte de Chicago con la ayuda de la Ley G.I. Tras graduarse, Neiman formó parte del profesorado del Instituto de Arte durante diez años. Durante el tiempo que Neiman enseñaba, exponía en concursos y ganaba premios. En 1954, Neiman comenzó su asociación con la revista Playboy. Neiman había conocido a Hugh Hefner mientras hacía ilustraciones de moda por cuenta propia para la cadena de grandes almacenes Carson Pirie Scott, donde Hefner era escritor. Hefner y el director artístico de Playboy, Art Paul, le encargaron una ilustración para la quinta edición de la revista. Hefner declaró a Sports Illustrated: «No recuerdo el momento. Nuestras miradas no se cruzaron en una sala llena de gente». Un día, después de que Hefner pusiera en marcha su revista, se encontró con Neiman en una calle y le pidió que fuera colaborador de Playboy. Entre las contribuciones de Neiman durante los siguientes 50 años, creó el personaje de Femlin para la página Party Jokes, e hizo un reportaje durante 15 años titulado «Man at His Leisure», donde Neiman pintaba ilustraciones de sus viajes a lugares exóticos.
A partir de 1960, viajó por todo el mundo observando y pintando la vida de ocio, las actividades sociales y las competiciones deportivas, como los Juegos Olímpicos, la Super Bowl, las Series Mundiales, el Derby de Kentucky, los campeonatos de boxeo, los torneos de golf de la PGA y el Masters, la Ryder Cup, los Juegos Ecuestres Mundiales, Wimbledon y otras competiciones del Grand Slam, así como la vida nocturna, el entretenimiento, el jazz y el mundo del juego en los casinos.
En 1970, Neiman realizó la ilustración del álbum Portrait de 5th Dimension.
En 1998, realizó todas las ilustraciones de un número especial de «Deportes» de la revista The Nation, por el que recibió los honorarios habituales de la revista, 150 dólares.
Neiman patrocinó y apoyó a varias organizaciones de costa a costa que fomentan las actividades artísticas para niños desfavorecidos, como The LeRoy Neiman Center for Youth en San Francisco y el Arts Horizons LeRoy Neiman Art Center en Harlem. También ha creado instalaciones en varias universidades, como el Centro LeRoy Neiman de Estudios de Grabado de la Universidad de Columbia, en Nueva York, y el LeRoy Neiman Campus Center de su alma mater, la School of the Art Institute of Chicago. Neiman donó 5 millones de dólares a la Escuela del Instituto de Arte, con los que se financió la construcción del Centro Neiman en la Escuela.
Recibió cinco doctorados honoríficos y numerosos premios, un premio a la trayectoria de la Universidad del Sur de California, un ingreso en el Salón Internacional de la Fama del Boxeo y proclamas y menciones. Recibió el premio de la Orden de Lincoln (el más alto honor del Estado) en la celebración del 200º aniversario de Abraham Lincoln, otorgado por el Gobernador de Illinois en 2009. Es autor de doce libros sobre su arte. Un documental sobre su pintura de jazz, The Big Band, se estrenó mundialmente en Los Ángeles en febrero de 2009.
Neiman producía unos seis temas de serigrafía diferentes al año, generalmente con un precio de entre 3.000 y 6.000 dólares cada uno. Sólo las ventas brutas anuales de nuevas serigrafías superan los 10 millones de dólares. Los originales pueden llegar a venderse por 500.000 dólares en obras como Stretch Stampede, un gigantesco óleo de 1975 sobre el Derby de Kentucky. Además de ser un renombrado artista deportivo, Neiman ha creado muchas obras a partir de su experiencia en los safaris, como Retrato de una pantera negra, Retrato del elefante, León descansando y Tigre descansando. Otros de sus temas son la navegación, la cocina, el golf, el boxeo, los caballos, las celebridades, los lugares famosos y América en juego. Gran parte de su trabajo lo realizó para la revista Playboy, para la que siguió ilustrando mensualmente hasta su muerte.
Neiman trabajó en óleo, esmalte, acuarela, dibujos a lápiz, pasteles, serigrafía y algunas litografías y grabados. Neiman aparecía en el Almanaque del Coleccionista de Arte, en Who’s Who in the East, en Who’s Who in American Art, en Who’s Who in America y en Who’s Who in the World. Fue miembro de la Sociedad de Artistas de Chicago. Sus obras han sido expuestas en museos, vendidas en subastas y expuestas en galerías y distribuidores en línea. Muchos lo consideran el primer gran artista deportivo del mundo, desafiado sólo en sus últimos años por una nueva generación de artistas como Stephen Holland y Richard T. Slone. Su obra se encuentra en la colección permanente del Smithsonian, el Museo Whitney, el Museo de Brooklyn, el Museo de Bellas Artes de Boston, el Museo Estatal del Hermitage de Rusia, el Wadham College de Oxford y en museos y galerías de arte de todo el mundo, así como en colecciones privadas y de empresas.