eksploatacji stacji kosmicznej (Space Station Operations Branch) oraz Departamencie Edukacyjnym w kwaterze sztabu NASA w Waszyngtonie. Później trafił do Wydziału Robotyki (Robotics Branch). 2006 – w lipcu został wyznaczony specjalistą misji (MS-3) w załodze STS-122. 2008 – start do lotu STS-122 nastąpił 7 lutego. Celem misji wahadłowca Atlantis było m.in. dostarczenie do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej laboratorium Columbus przygotowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną. 2009 – 16 listopada po raz drugi wystartował w kosmos na pokładzie wahadłowca Atlantis do 11-dniowej misji STS-129. 2010 – w październiku został zastępcą administratora NASA kierującym Biurem Edukacji. 2014 – w lutym opuścił NASA.
Nagrody i odznaczenia NASA Outstanding Performance Awards (8-krotnie) NASA Superior Accomplishment Award (2-krotnie) Universal Astronaut Insignia za lot orbitalny (nr 466) – Stowarzyszenie Uczestników Lotów Kosmicznych ()
Wykaz lotów Loty kosmiczne, w których uczestniczył Leland D.