Он изобрёл топологию «толстое дерево» — универсальную схему сетевого соединения, применяющуюся во многих суперкомпьютерах, в том числе в «Машине соединений» CM5. Лейзерсон помогал в разработке основ теории СБИС — свербольших интегральных схем, в частности метода хронометража для цифровой оптимизации (совместно с Джеймсом Б. Саксом) и систолическими массивами (совместно с К. Ч. Кунгом). Он также предложил идею нетребовательных к кэшу алгоритмов (), которые не имеют настроечных параметров (по размеру и длине строки) для использования кэша, но всё же используют его почти с максимальной эффективностью.
Лейзерсон получил степень бакалавра по компьютерным наукам и математике в Йельском университете в 1975 году, и степень доктора философии по компьютерным наукам в Университете Карнеги — Меллон в 1981, его научными руководителями были Джон Бентли и К. Ч. Кунг.
Позже он перешёл в Массачусетский технологический институт, где сейчас преподаёт. Кроме того, он руководитель исследовательской группы Теории вычислений на Кафедре компьютерных наук и искусственного интеллекта, а раньше он был директором исследовательского отдела компании Akamai Technologies. Он основатель и начальник технологического отдела корпорации Cilk Arts, недавно созданной фирмы по развитию концепции Cilk для многоядерных вычислительных машин.
Диссертация Лейзерсона, «Зонально эффективные вычисления с помощью СБИС» (Area-Efficient VLSI Computation), выиграла первую награду на конкурсе Ассоциации вычислительной техники по докторским диссертациям. В 1985 году Национальный научный фонд США вручил ему «Президентскую награду для молодых исследователей». В 2006 году он получил звание Действительного члена Ассоциации вычислительной техники.
Совместно с Томасом Корменом, Рональдом Ривестом и Клиффордом Штайном, он является автором учебника «Алгоритмы: построение и анализ», которая стала фундаментальным трудом в этой области.