Van der Leck werkte in de jaren 1890 in enkele Utrechtse glasschilderateliers, waar hij tegelijkertijd zijn opleiding ontving. In Amsterdam begon hij met het bestuderen van schilderijen. Zijn vroege werk werd onder andere beïnvloed door de Art nouveau en het Impressionisme. Met architect Piet Klaarhamer, met wie hij een atelier deelde, verzorgde hij als illustrator en boekbandontwerper een in 1905 in steendruk uitgevoerde uitgave van Het Hooglied van Salomo. Klaarhamer kalligrafeerde de tekst direct op steen en Van der Leck ontwierp de illustraties. Vanaf 1910 begon hij echter een eigen stijl te ontwikkelen die bestond uit gestileerde en vereenvoudigde vormen. Hierin liet hij perspectief weg en zijn onderwerpen verwerden tot geometrische vormen in primaire kleuren. Ondanks deze abstrahering van de onderwerpen was het nog steeds mogelijk om bijvoorbeeld een vrouw die naar de markt gaat te herkennen.

In Nederland was er in de jaren van de Eerste Wereldoorlog een groepje kunstenaars bezig met (geometrische) abstracte, waaronder Piet Mondriaan en Theo van Doesburg. Deze waren daarom erg geïnteresseerd in het werk van Van der Leck. In 1916 ontmoette Van der Leck Mondriaan voor het eerst en in 1917 werd hij door Van Doesburg uitgenodigd om voor De Stijl te schrijven. Omdat Van der Leck in zijn schilderijen lijn en vlak nog duidelijker van elkaar scheidde, en de 'voorstelling', voor zover die nog aanwezig is, nog verder 'deconstrueert', oefende hij zelfs invloed uit op de ontwikkeling van Mondriaan (zie Compositie in lijn) en Van Doesburg (zie Ritme van een Russische dans). Voorjaar 1918 verliet Van der Leck de groep echter vanwege een artistiek meningsverschil met Van Doesburg en Mondriaan over het gebruik van vlakken en (diagonale) lijnen. Ook nam hij het op voor zijn vriend Peter Alma, over wiens werk Van Doesburg een negatieve recensie schreef in De Stijl. Van der Leck keerde vervolgens terug naar zijn vroegere figuratieve stijl, waarin hij onderwerpen in geometrische vormen vertaalde.

Deze koerswijziging zorgde ervoor dat Van der Leck, anders dan Mondriaan en Van Doesburg, niet uit de gratie viel bij de kunstpedagoog H.P. Bremmer. Van der Leck werd gedurende lange tijd (1912-1945) door hem gesponsord en Bremmer verkocht veel werk van Van der Leck door aan zijn leerlinge Helene Kröller-Müller, waardoor het huidige Kröller-Müller museum over een aanzienlijke collectie Van der Lecks beschikt. In 1919/1920 mocht hij delen van het interieur van het door Berlage in opdracht van de familie Kröller-Müller gebouwde Jachthuis Sint-Hubertus ontwerpen. Dit ging echter niet zonder slag of stoot. Hij verweet Berlage dominant gedrag en eiste van hem de toegepast kunstenaar gelijkwaardig aan de architect te zien.

In de jaren '20 ging hij ook patronen voor stoffen ontwerpen en in de jaren '30 en '40 hield hij zich bezig met binnenhuisarchitectuur en keramiek. Van der Leck was naast schilder ook toegepast kunstenaar. Hij maakte ontwerpen voor vazen, tegels, borden, affiches, tapijten en letters.

Van der Leck ontwikkelde zijn eigen kleurschema, hij gebruikte voor namelijk de primaire kleuren rood/geel/blauw, maar ook grijs op een witte ondergrond. Zijn gehele palet bestaat uit twee soorten grijs, een heel lichte parel grijs, en een donker haast garafiet grijs, en de kleuren oranje-rood, hemelsblauw en een helder geel. Soms vindt men de kleur groen terug, een ´secundaire´ kleur, een kleur die volgens de regels van De Stijl vermeden diende te worden. Dit kleurenschema, voornamelijk gebruikt en ontwikkeld in zijn grafiek en schilderkunst, vindt men terug als stoffering en als kleurstelling van deuren en betimmeringen in Huis Sonneveld, de tegenwoordige dependance van het Nederlands Architectuurinstituut in Rotterdam, dat door Gispen en Metz & Co. is gemeubileerd. Metz & Co. was namelijk kort opdrachtgever van Van der Leck. In de jaren dertig ontwikkelde hij een nieuwe collectie bij elkaar passende kleuren voor bepaalde meubel- en gordijnstoffen en tapijten voor van Metz & co. In het filiaal van Metz & co Den Haag is een voorbeeld interieur geëtaleerd geweest, met de nieuwe kleurstellingen van Bart van der Leck. De kleuren konden onbeperkt met elkaar gecombineerd worden, zonder het gevaar dat de kleuren onderling zouden ´vloeken´. Volgens mondelinge overlevering zou Van der Leck de standaardkleuren voor Gispen hebben ontworpen. In de jaren '50 stalen wandmeubels van Gispen komen de vijf Van der Leck hoofdkleuren weer terug.

Ook werkte Van der Leck aan het interieur van het huis van zijn dochter en schoonzoon, het echtpaar Schöne-van der Leck. Dit huis in Blaricum uit 1953 van architect Piet Elling staat nu bekend als Villa Schöne en is een Rijksmonument. De opdrachtgever voor de bouw, de heer O. Schöne, overleed in 2004. Zijn familie heeft het nadien verkocht. Het huis is het meest gave voorbeeld van de architectonische schilderwerken van Bart van der Leck. De hedendaagse beeldhouwer Aart Schonk is de kleinzoon van Bart van der Leck.