Po powrocie do kraju w 1947 roku grał m.in. w Objazdowym Teatrze Komedii Muzycznej w Warszawie (1948), w amatorskim teatrze w Stoczni Gdańskiej, na scenie Teatru Wybrzeże w Gdańsku (1949). Dyplomowanym aktorem został w 1952 roku, kiedy zdał w warszawskiej PWST egzamin eksternistyczny.
W filmie zadebiutował w 1953 roku w obrazie Jerzego Kawalerowicza "Celuloza". Przez dłuższy czas Niemczyk grywał w filmach NRD-owskich, m.in. "Die Gefrorene Blitze" ("Zamrożone błyskawice"). Do końca lat siedemdziesiątych pracował również w teatrach, m.in. w Łodzi oraz Bydgoszczy. Od końca 1979 roku gra wyłącznie w filmie.
Leon Niemczyk jest rekordzistą, jeśli chodzi o role filmowe; przez 50 lat swojej kariery aktorskiej zagrał w ponad 400 filmach. Najważniejsze z nich to m.in. "Celuloza" (1953), "Eroica" (1958), "Krzyżacy" (1960), "Nóż w wodzie" (1961), "Wielki Szu" (1982), "Obywatel Piszczyk" (1988), "Sztos" (1997).
W 1998 roku odsłonięto gwiazdę Leona Niemczyka w Alei Gwiazd w Łodzi; w roku 1999 aktor został odznaczony Krzyżem Komandorskim Orderu Odrodzenia Polski.
Niemczyk był sześciokrotnie żonaty, jedną z wybranek jego serca była Kubanka, poznana w trakcie kręcenia filmu na Kubie. Ma jedną córkę.
em, pap