1950 yılında Ankara Devlet Operası sahnesinde Mascagni'nin Cavalleria Rusticana eserinde Santuzza rolünü yorumlayana dek Ankara Devlet Opera ve Balesi Korosu'nda görev aldı. Birkaç yıl içerisinde tanınan bir opera sanatçısı olan Gencer, bir çok önemli devlet etkinliğine soprano olarak davet edildi.

Leyla Gencer'in İtalyan sahnelerine adım atması Napoli San Carlo Tiyatrosu'nda yine Santuzza rolü ile oldu. Bir yıl sonra Madame Butterfly ve Yevgeni Onegin operalarını seslendirmek için tekrar Napoli'ye döndü. 26 Ocak 1957'de La Scala Tiyatrosu'nda ilk kez sahneye çıkarak Poulenc'in Les Dialogues des Carmelites operasının dünya prömiyerinde Lidoine rolünü yorumladı.

Şubat 1957'de, Milano Duomo Katedrali'nde düzenlenen Toscanini'yi anma törenlerinde, şef Victor De Sebata yönetimindeki La Scala Tiyatrosu koro ve orkestrası eşliğinde, Verdi'nin Requiem'inin final bölümünü yorumlayan Gencer, yine 1957 Temmuz'unda, La Scala Tiyatrosu'nun Köln turnesinde La Forza Del Destino operasında başrolü seslendirdi.

Ünlü soprano 1957 ile 1980 seneleri arasında La Scala Tiyatrosu'nda, Verdi'nin Don Carlos, La Forza Del Destino, Aida, Macbeth, Simon Boccanegra, I Vespri Siciliani; Bellini'nin Norma; Donizetti'nin Poliuto ve Lucrezia Borgia; Mozart'ın Idomeneo; Monteverdi'nin L'Incoronazione di Poppea; Gluck'un Alceste; Tchaikovsky'nin Maça Kızı; Britten'in Albert Herring ve Pizzetti'nin L'Assassinio nella Cattedrale eserinin 1958 yılı dünya prömiyeri de dahil olmak üzere bir çok başrol yorumladı.

Kısa sürede ulusararası bir kariyere kavuşan Gencer; Gui, Serafin, Gavazzeni ve Muti gibi büyük İtalyan şeflerle çalıştı. Donizetti'nin unutulmuş operalarını başarılı bir şekilde yorumlayarak 'Donizetti Rönesansı'nın gelişmesine büyük katkıda bulundu.

Leyla Gencer'in geniş repertuarı, Monteverdi, Gluck ve Mozart'ın eserlerinden neo-klasik döneme; Cherubini, Spontini, Mayr ve romantik dönemden Puccini, Prokofiev, Britten, Poulenc, Menotti ve Rocca gibi sanatçıların eserlerine; lirik sopranodan dramatik koloratüre uzanan bir yelpazede 72 rolü kapsar.

Paris'te La Scala sanatçılarından Nikita Magaloff ile beraber yorumladığı Chopin'in lirik besteleri, La Scala sahnesindeki Liszt-Bartok yorumu ve 1982'deki Venedik karnavalında La Fenice Tiyatrosu'nda seslendirdiği ve Türkleri konu alan operalardan alınan bölümlerden oluşan konser programı, sanatçının araştırmacı ve titiz tavrını yansıtır.

1985 yılında Venedik La Fenice Tiyatrosu'nda Francesco Gnecco'nun La Prova di un'Opera Seria isimli eseriyle opera sahnelerine veda eden Leyla Gencer, 1992 yılına dek konser ve resitallerine devam etti.

1982'den itibaren, seminer ve yorum kurslarıyla kendini genç opera sanatçılarına adayan sanatçı, 1983-88 yılları arasında As.Li.Co. di Milano'nun didaktik-sanatsal yönetmenliğini üstlendi, 1997-98 yılları arasında ise şef Riccardo Muti tarafından La Scala korosunun genç sanatçılar okulunda yöneticiliğe atandı. En önemli opera sahnelerinde bir çok başrol yorumlayan Leyla Gencer, '20. yüzyılın son divası' olarak kabul ediliyordu.