W 1919 został profesorem nadzwyczajnym filozofii matematyki na Wydziale Matematyczno-Przyrodniczym Uniwersytetu Warszawskiego. Katedrę utworzono specjalnie dla niego, a nominację profesorską podpisał Józef Piłsudski. Na uczelni pracował do końca życia. Miał jednego doktoranta, Alfreda Tarskiego, i żartobliwie chełpił się, że 100% jego doktorantów to geniusze. Zdaniem Jacka Jadackiego na stosunki obu logików kładł się jednak cieniem tragiczny, choć niejasny splot okoliczności: mimo podziwu dla talentu i wyników teoretycznych doktoranta Leśniewski odczuwał wobec niego niechęć wykraczającą poza osobistą. Od lat 20. XX wieku Leśniewski popierał autorytarne rządy Piłsudskiego, a mniej więcej od 1930 jego poglądy nabrały zabarwienia antysemickiego. W liście do Twardowskiego z 1935, który Peter Simons nazywa niesmacznym, skarżył się na brudne sztuczki, jakie mieli stosować wobec niego Żydzi, określeni pogardliwym zdrobnieniem, lub ich zagraniczni przyjaciele. Wyraził w nim też osobistą antypatię do Tarskiego. Zapewniał, że nie będzie utrudniał mu kariery, ale przyznawał, że bardzo by się ucieszył, gdyby Tarskiemu zaproponowano profesurę, na przykład w Jerozolimie. Mimo to obaj przez długi czas spotykali się raz w tygodniu, bez świadków, by rozmawiać o logice.