Die Philosophie, die Leibniz berühmt machte, erreichte sein eigenes Jahrhundert nur in Bruchstücken. Das einzige philosophische Buch, das er in seinen reifen Jahren veröffentlichte, war die Theodizee von 1710, und sie erschien ohne seinen Namen; alles Übrige verbreitete er in Zeitschriftenaufsätzen und in Briefen an mehr als tausend Korrespondenten. Die drei Texte, die man heute als sein System liest – die Metaphysische Abhandlung, die Neuen Abhandlungen über den menschlichen Verstand und die Monadologie –, wurden sämtlich erst nach seinem Tod gedruckt, die Metaphysische Abhandlung zuletzt, 1846. Vierzig Jahre lang verdiente er seinen Unterhalt als Bibliothekar, Historiker und Berater der Herzöge von Hannover, und seine Philosophie schrieb er in der Zeit, die ihm deren Aufträge ließen.
Diese Philosophie ruht auf einem einzigen Prinzip: Nichts ist so, wie es ist, ohne einen Grund, warum es so ist und nicht anders. Zu Ende gedacht, führte es zu den beiden Behauptungen, für die man ihn kennt. Die Welt besteht im Grunde aus einfachen Einheiten, die er schließlich Monaden nannte, eher Geistern verwandt als Atomen. Jede entfaltet sich aus sich selbst, keine wirkt auf eine andere ein, und alle hält eine Übereinstimmung im Gleichschritt, die Gott am Anfang eingerichtet hat. Und Gott, der ebenfalls nichts ohne Grund tut, wählte von allen möglichen Welten die beste und schuf sie. Das heißt nicht, dass alles gut ist: Auch eine Welt, in der es das Übel gibt, kann das beste Ganze sein, das möglich war, denn alles in ihr hängt so zusammen, dass die Beseitigung eines einzigen Übels alles Übrige verändern würde.
Unter Druck gesetzt hatte ihn die neue Wissenschaft. Descartes und seine Anhänger erklärten die Natur als Materie in Bewegung; der Physik kam das sehr zugute, doch blieb offen, wo Zweck, Freiheit und Seele darin noch Platz fänden. Mit fünfzehn, so erinnerte sich Leibniz mehr als fünfzig Jahre später, ging er im Rosental spazieren, einem Wäldchen vor Leipzig, und rang mit der Frage, ob er die substanziellen Formen der Scholastiker beibehalten solle – die inneren Prinzipien, die ein Ding zu dem machten, was es war. Der Mechanismus siegte, und er wandte sich der Mathematik zu. Bis 1686 hatte er umgedacht: Die Metaphysische Abhandlung holte die Formen zurück und bestand zugleich darauf, dass einzelne Ereignisse weiterhin mechanisch zu erklären seien. Die Maschine und etwas wie eine Seele in jedem Ding: Beides festzuhalten blieb von da an sein Vorhaben.
1667 trat der junge Jurist in die Dienste Johann Christian von Boineburgs, eines ehemaligen Ministers des Kurfürsten von Mainz. 1672 ging er mit einem Plan nach Paris, der die Heere Ludwigs XIV. von Holland ab- und nach Ägypten umlenken sollte. Der französische Krieg gegen die Niederländer kam ihm zuvor, doch Leibniz blieb vier Jahre. Er studierte Mathematik bei dem niederländischen Physiker Christiaan Huygens und schrieb Ende 1675 das ∫ und das dx der Infinitesimalrechnung – die Notation, die bis heute gebraucht wird. Auf dem Weg zu einer Stelle in Hannover besuchte er im November 1676 Spinoza, dessen Ethik noch nicht erschienen war. Bei Spinoza folgt alles mit Notwendigkeit aus der göttlichen Natur; dem hielt Leibniz jahrzehntelang einen Gott entgegen, der jede mögliche Welt überschaut und unter ihnen wählt.
Hannover wollte anderes von ihm. Jahrelang versuchte er, die Harzer Bergwerke mit Windmühlen zu entwässern, bis Herzog Ernst August das Vorhaben 1685 einstellte und ihm auftrug, die Geschichte des herzoglichen Hauses, der Welfen, zu schreiben. Von 1687 bis 1690 durchsuchte er dafür Archive in Deutschland, Österreich und Italien, doch das Buch wurde nie fertig: Das Manuskript bricht beim Jahr 1005 ab und erschien erst 1843–46 im Druck. Daneben bewog er den Kurfürsten von Brandenburg, im Jahr 1700 in Berlin eine Sozietät der Wissenschaften zu gründen, und arbeitete jahrzehntelang, ohne Erfolg, an der Wiedervereinigung von Katholiken und Protestanten. Mit dem Neuen System der Natur, 1695 unter seinen Initialen in einer Pariser Zeitschrift gedruckt, legte er sein System erstmals der Öffentlichkeit vor.
Leibniz hatte die Infinitesimalrechnung 1684 veröffentlicht; Isaac Newton hatte seine eigene Fassung 1665–66 ausgearbeitet und für sich behalten. Als Newtons Anhänger Leibniz des Plagiats beschuldigten, setzte die Royal Society, deren Präsident Newton war, einen Ausschuss ein, der Leibniz nie anhörte. Den Bericht des Ausschusses, Anfang 1713 veröffentlicht, hatte Newton selbst geschrieben. 1714 wurde der Kurfürst von Hannover als Georg I. König von Großbritannien und ließ Leibniz zurück. Von Hannover aus stritt Leibniz mit Samuel Clarke, Newtons Verbündetem, über Raum, Zeit und Gottes Wirken – in den Briefen, die später als Der Leibniz-Clarke Briefwechsel gedruckt wurden. Er starb am 14. November 1716, bevor er Clarkes letzte Erwiderung beantworten konnte. Vom Hof kam außer seinem Sekretär niemand zu seiner Beerdigung.
Das 18. Jahrhundert kannte ihn vor allem durch die Theodizee und nach 1759 durch Voltaires Candide, in dem der Hauslehrer Pangloss die beste aller möglichen Welten zum Witz machte. Die 1765 gedruckten Neuen Abhandlungen begannen diesen Ruf zu korrigieren, doch eine gründlichere Bilanz musste auf die Papiere in Hannover warten: 1901 und 1903 zeigte der französische Logiker Louis Couturat anhand dieser Papiere, dass Leibniz die Algebra der Logik des 19. Jahrhunderts vorweggenommen hatte. Die Historiker sind sich heute einig, dass er die Infinitesimalrechnung unabhängig von Newton erfand. Die Gesamtausgabe seiner Schriften, 1923 von der Preußischen Akademie begonnen, ist noch immer nicht abgeschlossen.