Diplômé de la faculté de l’aménagement de l’Université de Montréal en 1970, après des études à l’École d’ingénieurs de Genève et à l’École d’architecture de l’Université de Genève. Il participe, en 1973, avec les professeurs Italo Insolera et André Corboz, à la fondation du CRR (Centre de recherche sur la rénovation urbaine) de l’École d’architecture de l’Université de Genève où ils développent des recherches sur les mécanismes de la rénovation urbaine et le processus d’urbanisation du territoire genevois. Depuis 1981, il est responsable du CRR où un groupe de chercheurs étudie la morphologie des tissus urbains et territoriaux. C’est dans ce cadre qu’Alain Léveillé publie plusieurs travaux de recherche (monographies thématiques, de secteurs urbains et de communes) et de nombreux articles de revues (Werk, Archithèse, Habitation, Faces, Urbanistica, Paysages découverts, Alerte). De 1988 à 1999, il collabore à une recherche sur l’identification des permanences et phases de formation du fonds territorial de l’ensemble du canton de Genève, publié dans l’Atlas du territoire genevois – permanences et modifications cadastrales aux XIXe et XXe siècles (4 volumes, éditions Goerg, 1993, 1997, 1998, 1999). Il a dirigé, en collaboration avec le DAEL, une recherche sur l’urbanisme genevois, publiée en 2003 : 1896-2001, projets d’urbanisme pour Genève (éditions Georg). De 1999 à 2008, il a collaboré au cycle postgrade « Architecture et paysage » de l’IAUG.