Neiman diente während des Zweiten Weltkriegs in der U.S. Army. Er arbeitete bis zum Ende des Krieges als Koch, als seine künstlerischen Fähigkeiten erkannt und für das Malen von Kulissen für Rot-Kreuz-Shows genutzt wurden. Nach seiner Rückkehr im Jahr 1946 studierte Neiman kurz an der St. Paul School of Art und dann an der School of The Art Institute of Chicago mit dem G.I. Bill. Nach seinem Abschluss war Neiman zehn Jahre lang Mitglied des Lehrkörpers des Art Institute. In der Zeit, in der Neiman unterrichtete, stellte er Kunst in Wettbewerben aus und gewann Preise. Im Jahr 1954 begann Neiman seine Zusammenarbeit mit dem Playboy-Magazin. Neiman hatte Hugh Hefner kennengelernt, als er als freiberuflicher Modeillustrator für die Kaufhauskette Carson Pirie Scott arbeitete, wo Hefner als Autor tätig war. Hefner und Playboy Art Director Art Paul gaben eine Illustration für die fünfte Ausgabe des Magazins in Auftrag. Hefner sagte gegenüber Sports Illustrated: „Ich erinnere mich nicht an den Moment. Unsere Blicke trafen sich nicht in einem überfüllten Raum.“ Eines Tages, nachdem Hefner sein Magazin ins Leben gerufen hatte, traf er Neiman auf der Straße und fragte ihn, ob er nicht ein Mitarbeiter des Playboy werden wolle. Zu Neimans Beiträgen in den nächsten 50 Jahren gehörte unter anderem die Figur Femlin für die Seite Party Jokes und 15 Jahre lang ein Feature mit dem Titel „Man at His Leisure“, in dem Neiman Illustrationen seiner Reisen zu exotischen Orten malte.
Ab 1960 reiste er um die Welt und beobachtete und malte das Freizeitleben, gesellschaftliche Aktivitäten und sportliche Wettkämpfe, darunter die Olympischen Spiele, den Super Bowl, die World Series, das Kentucky Derby, Meisterschaftsboxen, das PGA- und das Masters-Golfturnier, den Ryder Cup, die Weltreiterspiele, Wimbledon und andere Grand-Slam-Turniere sowie das Nachtleben, die Unterhaltung, Jazz und die Welt des Glücksspiels.
Im Jahr 1970 illustrierte Neiman das Album Portrait der 5th Dimension.
Im Jahr 1998 illustrierte er eine Sonderausgabe des Magazins The Nation zum Thema „Sport“, wofür er das Standardhonorar des Magazins von 150 Dollar erhielt.
Neiman sponserte und unterstützte mehrere Organisationen von Küste zu Küste, die Kunstaktivitäten für unterprivilegierte Kinder fördern, wie das LeRoy Neiman Center for Youth in San Francisco und das Arts Horizons LeRoy Neiman Art Center in Harlem. Er hat auch Einrichtungen an verschiedenen Hochschulen geschaffen, darunter das LeRoy Neiman Center for Print Studies an der Columbia University in New York und das LeRoy Neiman Campus Center an seiner Alma Mater, der School of the Art Institute of Chicago. Neiman spendete der School of the Art Institute 5 Millionen Dollar, mit denen der Bau des Neiman Centers an der Schule finanziert wurde.
Er erhielt fünf Ehrendoktorwürden und zahlreiche Auszeichnungen, einen Preis für sein Lebenswerk von der University of Southern California, eine Aufnahme in die International Boxing Hall of Fame sowie Proklamationen und Zitate. Anlässlich des 200. Geburtstages von Abraham Lincoln wurde ihm 2009 vom Gouverneur von Illinois der Order of Lincoln (die höchste Auszeichnung des Staates) verliehen. Er ist Autor von zwölf Büchern über seine Kunst. Ein Dokumentarfilm über seine Jazz-Malerei, The Big Band, hatte im Februar 2009 in Los Angeles seine Weltpremiere.
Neiman produzierte etwa sechs verschiedene Serigrafie-Sujets pro Jahr, die in der Regel einen Preis von 3.000 bis 6.000 $ pro Stück hatten. Der jährliche Bruttoumsatz allein mit neuen Serigrafien übersteigt 10 Millionen Dollar. Originale können für bis zu 500.000 Dollar verkauft werden, wie z.B. Stretch Stampede, ein gigantisches Ölgemälde des Kentucky Derbys von 1975. Neiman ist nicht nur ein renommierter Sportkünstler, sondern hat auch viele Werke aus seinen Erfahrungen auf Safaris geschaffen, darunter Portrait of a Black Panther, Portrait of the Elephant, Resting Lion und Resting Tiger. Einige seiner anderen Themen umfassen Segeln, Küche, Golf, Boxen, Pferde, Berühmtheiten, berühmte Orte und Amerika beim Spielen. Ein Großteil seiner Arbeiten entstand für das Playboy-Magazin, für das er bis zu seinem Tod monatlich illustrierte.
Neiman arbeitete in Öl, Emaille, Aquarell, Bleistiftzeichnungen, Pastell, Serigrafie und einigen Lithografien und Radierungen. Neiman wurde im Art Collector’s Almanac, Who’s Who in the East, Who’s Who in American Art, Who’s Who in America und Who’s Who in the World aufgeführt. Er war Mitglied der Chicago Society of Artists. Seine Werke wurden in Museen ausgestellt, auf Auktionen verkauft und in Galerien und bei Online-Händlern ausgestellt. Er wird von vielen als der erste große Sportkünstler der Welt angesehen, der erst in seinen späteren Jahren von einer neuen Generation von Künstlern wie Stephen Holland und Richard T. Slone herausgefordert wurde. Seine Arbeiten befinden sich in der ständigen Sammlung des Smithsonian, des Whitney Museums, des Brooklyn Museums, des Museum of Fine Arts in Boston, der Staatlichen Eremitage in Russland, des Wadham College in Oxford und in Museen und Kunstgalerien auf der ganzen Welt sowie in Privat- und Firmensammlungen.