Som guvernør, senator, universitetsstifter og især som drivkraft bag opførelsen af den transkontinentale jernbane var Leland Stanford med til at forme Californiens historie i mere end tre årtier.

Blot fem år efter at hans pionerånd førte ham til Californien i 1852, var Stanford med til at organisere det republikanske parti i staten, og i 1862 blev han den første republikanske guvernør. I løbet af sin toårige embedsperiode arbejdede han for at holde Californien i Unionen og førte tilsyn med statens betydelige økonomiske bidrag til Unionens sejr i borgerkrigen. Han brugte også sin politiske indflydelse til at sikre massiv statsfinansiering og jordtilskud til en transkontinental jernbane.

Efter at hans periode som guvernør var slut, blev Stanford præsident for Central Pacific Railroad. Sammen med investorerne Charles Crocker, Mark Hopkins og Collis Huntington var Stanford en af de “Big Four”, der ledede byggeriet af den vestlige side af den transkontinentale jernbane. I 1869 satte han den berømte “Golden Spike” på Promontory Point i Utah, hvilket forbandt Nordamerikas øst- og vestkyst med jernbane og forandrede rejser og handel på tværs af landegrænser for altid.

I 1885 grundlagde og stiftede Stanford og hans kone, Jane, som et minde om deres søn, der døde som teenager, Leland Stanford Junior University i Palo Alto. Institutionen var nyskabende lige fra starten: den var blandet uddannelsesinstitution på et tidspunkt, hvor de fleste kun var for mænd, og den var ikke-konfessionel, da de fleste var tilknyttet en religiøs organisation. I dag er det et af de førende universiteter i verden.

Stanford blev udnævnt til medlem af det amerikanske senat i 1885 og sad der indtil sin død.