Tuż przed startem Tour de France 2006 wybuchła słynna dopingowa afera Operación Puerto, w którą zamieszani byli wielcy faworyci Touru – Ivan Basso, Jan Ullrich, Francisco Mancebo oraz wielu zawodników Liberty Seguros, w związku z czym na starcie nie mógł stanąć również Aleksander Winokurow. Z powodu wykluczenia tylu faworytów Levi Leipheimer stał się jednym z głównych pretendentów do wygrania wyścigu. Podczas pierwszej czasówki Levi poniósł jednak olbrzymie straty i zaprzepaścił swoje wielkie szanse na końcowy sukces. Co prawda na kolejnych etapach prezentował się już znacznie lepiej, ale pozwoliło mu to zająć dopiero 13. miejsce w końcowej klasyfikacji Touru.
Po paru latach spędzonych w europejskich ekipach Levi przeniósł się do Discovery Channel Pro Cycling Team, gdzie po raz kolejny miał zostać liderem na Tour de France. Na początku sezonu wygrał na swej ojczystej ziemi Tour of California, wygrywając przy tym dwie czasówki. W ramach przygotowań na lipcowego Tour de France notował kolejne dobre wyniki – wygrał m.in. dwa etapy podczas Tour de Georgia. Został również mistrzem USA w wyścigu ze startu wspólnego. Na Tour de France co prawda udało mu się wreszcie wspiąć na podium (zajął 3.