Kleitman va estudiar física en Universitat de Cornell (Bachelor 1954) i la Universitat Harvard, on va rebre el seu Màster el 1955 i al 1958 i amb Julian Schwinger va doctorar-se en un treball sobre les Propietats estàtiques de partícules de Fermi pesades; la dispersió de nucleó-deutron a altes energies.[2] Durant el seu postdoctorat va estar de 1958-1959 a la Universitat de Copenhaguen. De 1960 a 1966 va ser professor adjunt de física a la Universitat de Brandeis. Allí va canviar, per la influència de Paul Erdős, el seu camp de treball a les matemàtiques i va publicar diverses vegades amb ell. El 1966 es va convertir en professor associat i, el 1969, professor de matemàtiques al Massachusetts Institute of Technology (MIT). De 1979 a 1984 va ser cap de la Facultat.
↑Dades biogràfiques sobre: "American Men & Women of science". Un directori biogràfic dels líders d'avui en Física, Biologia i Ciències Afins Volum 4: J - 22a edició L. .. Gale Group, Detroit MI u. a. 2005, ISBN 0-7876-7396-X.