Leif Mortensen (Frederiksberg, 5 maggio1946) è un ex ciclista su stradadanese.
Professionista dal 1970 al 1975, fu campione del mondo dilettante nel 1969 e vicecampione del mondo nel 1970 fra i professionisti; raccolse in totale una decina di vittorie da professionista fra cui il Trofeo Baracchi nel 1971 in coppia con Luis Ocaña.
Ottenne la maggior parte dei suoi risultati nelle prove a cronometro.
Nel 1968 fu medaglia d'argento ai Giochi olimpici estivi nella prova in linea e nel 1969 si aggiudicò la maglia iridata della categoria dilettanti battendo il belga Jean-Pierre Monseré. L'anno successivo, ai campionati del mondo di Leicester, i due corridori appena passati professionisti, si ritrovarono a battagliare per la maglia iridata ma, questa volta, fu il belga a spuntarla su Mortensen invertendo così il risultato di un anno prima.
Sempre nel 1970 fu secondo nel Trofeo Baracchi e nel Grand Prix de Fourmies, terzo nella Genova-Nizza e quarto nel Grand Prix des Nations allora considerato una sorta di mondiale per cronoman; fu anche decimo nella Parigi-Tours. Nel 1971 vinse il Trofeo Baracchi, in coppia con il campione spagnolo Luis Ocaña, stabilendo il record della competizione con una media di 48,706 km/h, fu poi terzo nel Grand Prix de Nations, quarto nella Gand-Wevelgem e sesto ai mondiali. Nelle corse a tappe fu terzo nel Tour de Luxembourg e sesto nel Tour de France, suo miglior risultato in un grande giro.
Nel 1973 chiuse al settimo posto alla Liegi-Bastogne-Liegi, fu terzo al Trofeo Laigueglia e al Gran Prix de Cannes, quinto alla Parigi-Nizza, dove vinse la quinta tappa, e vinse il Giro del Belgio per quella che fu l'unica sua affermazione in una classifica generale finale di una corsa.
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