Schleiden war in Jena, Dorpat, Dresden, Darmstadt, Wiesbaden und Frankfurt am Main tätig. Er gehört zu den Mitbegründern der Zeitschrift für wissenschaftliche Botanik. Zusammen mit Theodor Schwann begründete er die Zelltheorie. Schleiden erkannte, daß die Zelle als in sich abgeschlossene Funktionseinheit und als integraler Bestandteil aller Gewebe die Basis des Lebensprozesses bildet.
Bedeutsam sind zudem seine methodologischen Überlegungen zur Fundierung der modernen Naturwissenschaften, die – erwachsen aus der Kontroverse mit der naturphilosophisch gefärbten Naturlehre – das methodologische Denken der analytischen Naturwissenschaft fundierten.