Leonam dos Santos Guimarães iniciou sua trajetória profissional em 1981, quando ingressou como Guarda-Marinha no Navio-Veleiro Oceânico Cisne Branco, passando, em 1982, a Oficial no Rebocador de Alto Mar Triunfo. Entre 1983 e 1986, foi Oficial Aluno de Projeto e Construção de Navios de Guerra no Centro de Coordenação de Estudos da Marinha em São Paulo - CCEMSP.

Após concluir sua graduação, em 1986, em Engenharia Naval e Oceânica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - EPUSP, Leonam atuou como Instrutor de Cursos Náuticos na Escola Náutica Capitânea, até 1988. Nesse período, ele também foi Consultor Técnico na empresa Estaleiros Tecnomar, entre 1985 e 1987, oferecendo suporte na área de tecnologia de construção naval.

Guimarães foi Oficial do Corpo de Engenheiros da Marinha, no Centro Tecnológico da Marinha em São Paulo - CTMSP, entre 1987 e 2005, onde desempenhou diversas funções, incluindo a coordenação de programas técnicos no campo da propulsão nuclear. Durante esse período, também atuou como Professor em Tecnologia Nuclear na Comissão Nacional de Energia Nuclear – CNEN entre 1999 e 2005, além de lecionar Engenharia de Produção Mecânica na Universidade do Grande ABC - UNIABC, de 1999 a 2001.

Atuou como Professor Titular na Fundação Armando Álvares Penteado – FAAP de 2001 a 2014, e no Programa de Educação Continuada em Engenharia da Universidade de São Paulo – USP, de 2002 a 2005. Guimarães também trabalhou como Consultor na REM Comércio e Indústria Ltda. de 2001 a 2005, e na Maire Engineering do Brasil S.A., em 2004, além de prestar consultoria em diversas áreas, incluindo a Fundação Carlos Alberto Vanzolini, onde ministrou cursos sobre Gestão de Riscos em Projetos entre 2004 e 2005.

No ano de 2005, Leonam Guimarães ingressou na Amazônia Azul Tecnologias de Defesa S.A. - AMAZUL S.A. como Assessor Técnico, contribuindo para o desenvolvimento de tecnologias de defesa na área. No cargo de Diretor Técnico Comercial, permaneceu no período de 2013 a 2014.

Sua trajetória na Eletronuclear iniciou-se em 2005 no cargo de Assessor Técnico da Presidência, onde permaneceu até 2013. No ano seguinte, Santos Guimarães atuou como Diretor de Planejamento, Gestão e Meio Ambiente. Posteriormente, foi Diretor Técnico da empresa de 2014 a 2017 e, entre 2017 e 2022, foi nomeado Presidente, liderando a companhia nos processos de expansão e desenvolvimento de projetos nucleares.

Leonam dos Santos Guimarães teve uma atuação destacada em diversos comitês e grupos internacionais. Desde 2010, é membro do Standing Advisory Group on Nuclear Energy - SAGNE da Agência Internacional de Energia Atômica - IAEA e, em 2019, passou a integrar o International Nuclear Liability Expert Group - INLEX da mesma instituição. Além disso, entre 2016 e 2023, fez parte do Conselho de Administração da World Nuclear Association.  

Desde 2016, contribuiu como Professor Colaborador no Programa de Pós-Graduação em Segurança Internacional e Defesa da Escola Superior de Guerra - ESG.

A partir de 2022, Leonam Guimarães ocupou o cargo de Diretor Voluntário do Departamento de Defesa e Segurança da Federação das Indústrias do Estado de São Paulo - FIESP. Em 2023, atuou como coordenador do Comitê Supervisor de Angra 3 na Eletronuclear e como consultor para a expansão de energia limpa na Empresa Brasileira de Participações em Energia Nuclear e Binacional S.A. - ENBPar. No mesmo ano retorna a AMAZUL S.A. como assessor da diretoria executiva e coordenador do Comitê Científico e Tecnológico (ComCiTec) da empresa. Em 2024, foi nomeado membro do Conselho Consultivo da DeepGEO Labrador.