Leif Olav Moen var arkitekt og professor ved NTH. Til hans mest kjente arbeider hører flere bygninger ved Universitetet i Oslo og ved Norges landbrukshøgskole, Ås.
Moen tok examen artium i Oslo 1946 og avsluttet sin arkitektutdannelse ved Norges tekniske høgskole (NTH) 1952. Året etter giftet han seg med Eleonore Nissen. Etter avsluttet diplomeksamen opparbeidet Moen seg en bred nordisk arkitekterfaring. I Helsinki var han ansatt hos Knut Gimberg og Kai Englund 1951–53, drog deretter til København og var hos Vilhelm Lauritzen 1953–55 og avsluttet sin nordiske rundreise med praksis hos Lennart Tham i Stockholm 1955–57. 1957 opprettet han egen arkitektpraksis i Oslo. Ved siden av påtok han seg undervisningsoppdrag, og 1971 ble han utnevnt til professor ved arkitektavdelingen, NTH.
Leif Olav Moen er mest kjent som arkitekt for universitets- og høyskolebygninger både i Norge og utlandet; særlig Universitetet i Oslos bygninger på Blindern utgjør et hovedverk i hans arkitektkarriere. Historisk-filosofisk fakultet på det nye universitetsområdet på Blindern 1960–63 var det første store oppdraget, og arkitekten ble berømmet for redelig omgang med modernistiske formkvaliteter og materialmessige kombinasjoner. Bruken av sammenbindende, overbygde gangveier og kombinasjonen med det lave volumet for Sophus Bugges hus gjør universitetsområdets nordlige del til et vakkert og funksjonelt kompleks. Moen var også ansvarlig for Matematikkbygningen (1965–66), Samfunnsvitenskapelig fakultet (1966–68) og Universitetets barnehage (1967–70).
Deretter hadde Leif Olav Moen en rekke oppdrag på Norges landbrukshøgskole, Ås 1964–80 og var ansvarlig for Universitetsbiblioteket i Tromsø 1980 sammen med arkitektkontoret Dalsbøe & Østgaard. I utlandet var han 1972–73 arkitekt for The Physical Sciences Complex, University of Kenya.
Selv om Moen ved oppførelsen av Blindern-anlegget særlig demonstrerte innflytelse fra Mies van der Rohe, fikk han ved førstepremieutkastet til kirke i Voldsdalen, Ålesund 1959 vist at han også behersket Le Corbusiers mer ekspressive og skulpturale vokabular. Med utgangspunkt i triangelsnittet lot forfatteren en høyreist konstruksjon i strekkbetong forme kirkerommet. De to massive foldeveggene hvilte mot hverandre i et spissvinklet tak. Denne skulpturale utgaven av en norsk kirke ble imidlertid aldri reist. Da kirken stod ferdig 1973, var formkarakteren av “naustkirke” beholdt, men den var blitt en forenklet struktur i tre, ble malt låverød og fikk papptekket tak.
Leif Olav Moen var med i en rekke store arkitektkonkurranser, der han ofte ble belønnet med premier og innkjøp. Han hadde en rekke medlemskap og verv og var bl.a. visepresident i NAL (Norske arkitekters landsforbund) 1968–70, medlem av Norges byggforskningsinstitutts råd 1966–80 og av Norsk kulturråds utsmykningsutvalg 1969–77.