L'attività di progettista di L.R. iniziò nei primissimi anni del dopoguerra, in lavori di équipe con i colleghi Giuseppe Giorgio ed Enzo Gori, Leonardo Savioli ed altri partecipando ai concorsi per la ricostruzione dei ponti di Firenze e delle altre province della Toscana (molti dei quali realizzati), di zone abbattute dei centri storici (prima fra tutte quella di Firenze intorno al Ponte Vecchio), alla progettazione per gli edifici di edilizia residenziale pubblica (a Pisa e Firenze). Il primo impegno personale fu quello della progettazione del Villaggio per la gioventù valdese di Agàpe a Prali (Torino), realizzato fra il 1947 e il 1953. Per la Chiesa valdese realizzò anche il Villaggio Monte degli Ulivi di Riesi in Sicilia (1962-1968). Qui, con la collaborazione degli architetti Fabrizio Milanese e Guido Del Fungo, L.R. ebbe la possibilità di sperimentare il concetto di "città integrata" poi sviluppato nelle imprese di architettura residenziale pubblica e teorizzato negli anni dell'insegnamento. Altra opera che rese noto l'architetto all'estero fu il Mercato ortofrutticolo di Pescia (1948-1951), progettato in collaborazione con Leonardo Savioli, i fratelli Gori ed Emilio Brizzi.
Fra il 1948 e il 1950 , L.R. dimorò a Parigi dove si dedicò esclusivamente alla pittura e conobbe Picasso e Le Corbusier, Camus e Sartre. In quegli anni, la partecipazione a importanti esposizioni personali e collettive lo lanciarono nel campo dell'arte pittorica e, di nuovo a Firenze, entrò in contatto con Fiamma Vigo, geniale organizzatrice culturale e madrina delle iniziative della locale Galleria Numero. Negli anni 1949-1952, la casa-studio di pittura e architettura, che L.R. realizzò per sé a Monterinaldi, divenne il manifesto della svolta progettuale dell'architetto, orientata verso l'attenzione ai materiali e ai metodi di costruzione. La casa-studio fu anche la prima delle numerose dimore per artisti e artigiani inserite nel piano urbanistico unitario della medesima località elaborato dallo stesso L.R., e costruite su suo disegno con la collaborazione degli amici ingegneri Gianfranco Petrelli prima, Ernesto Trapani poi e dell'ex-allievo architetto Giovanni Klaus Koenig.
Nel 1952, L.R. avviò i suoi rapporti con gli Stati Uniti - dove era già noto come pittore anche grazie all'amico Lionello Venturi - durante un viaggio che si concluse presso il cantiere della casa progettata per il fratello Fausto Maria, a Beverly Hills di Los Angeles (California). I rapporti con le università americane si consolidarono nel 1960 durante un suo corso presso l'Università di Harvard di Cambridge (Massachusetts), e sfociarono nella nomina a Visiting Professor presso la Pennsylvania State University, nel 1965, e negli incarichi periodici degli anni successivi presso la Florida University di Gainsville, le università di Harvard, Yale e la Kentucky University di Lexington. Nel 1954, per il fratello Arnaldo, egli progettò la casa ginevrina di Veyrier e, per Corrado Betti, la casa di vacanze a Lipari (Messina). Nello stesso anno, con gli architetti Leonardo Savioli e Danilo Santi e l'ingegnere Gianfranco Petrelli, L.R. partecipò ai concorsi di villaggi residenziali da finanziarsi con il Fondo per l'incremento edilizio sulle colline di Sesto Fiorentino e all'Isolotto, al piano urbanistico di Poggio Gherardo, sulle colline di Settignano (Firenze), e al concorso per il risanamento della zona di S. Frediano (Firenze). A partire dal 1955, L.R. progettò edifici pubblici e privati e interi villaggi a Carrara e in Liguria, a Genova, Albisola e Sanremo, di cui solo pochi furono effettivamente realizzati. Fra il 1957 e il 1958, in collaborazione con l'ingegnere Ernesto Trapani e l'architetto Dušan Vasić, realizzò a Forte dei Marmi la casa per Elisabeth Mann Borgese, figlia dello scrittore; e fra 1958 e 1960 la villa all'Isola d'Elba per lo stilista Pierre Balmain, in collaborazione con gli allievi Giovanni Fabbricotti e Enzo Bienaimé e l'immancabile Trapani. In entrambi i casi L. R. ebbe la possibilità di sperimentare nuove iperboli progettuali, poi sviluppate in altre commissioni per case e villette nel litorale toscano e in località turistiche di montagna (Montepiano - Prato). Nel 1957, intanto, L.R. era stato chiamato a collaborare al Gruppo Michelucci per il piano urbanistico del quartiere di edilizia residenziale coordinata di Sòrgane, a Firenze. Il progetto, che darà avvio a dibattiti e polemiche, dopo l'allontanamento volontario di Michelucci, verrà ridimensionato limitando il costruito alla parte pianeggiante e pedecollinare della zona. Sorgane 'ridotto' fu realizzato da L.R., Leonardo Savioli e Giovanni Poggi e dai loro gruppi di lavoro a partire dal 1962, anno di applicazione del piano regolatore di Edoardo Detti a Firenze. L.R., in particolare, progettò sei grandi edifici, fra cui "Il Transatlantico" e "La Casa Torre", varianti del tema della 'stecca' (lunga 200 metri) e dell'edificio a torre.
Nel corso degli anni Sessanta e Settanta, L.R. conobbe l'apice della sua attività nell'insegnamento, a scavalco fra Firenze e le più prestigiose università americane, nella vita culturale e professionale. Fu solo dopo la rinuncia alla carica di preside di Facoltà, nel 1973, che decise di trasferirsi a Venezia con la seconda moglie e sua collaboratrice degli ultimi venti anni di attività, Maria Grazia Dallerba, per un periodo di meditazione da lui stesso chiamato "Convento". Dal Veneto L.R., coadiuvato dai suoi collaboratori e dal figlio Andrea avuto dalla prima moglie Angela Scarafia, anch'egli architetto, partecipò ai più importanti concorsi della seconda metà degli anni Settanta, disegnò piani regolatori (fra tutti Arzachena e La Maddalena, in provincia di Sassari, Sorano di Grosseto), piani particolareggiati (Portogruaro a Venezia), piani comprensoriali (Comprensorio del cuoio della provincia di Pisa). Inoltre, progettò il Centro servizi per la zona industriale di S. Agostino di Pistoia, di cui verrà realizzato solo l'edificio della mensa, fra 1982 e 1994, ad opera dell'ingegnere Ernesto Trapani, il Palazzo di Giustizia di Savona e il Cimitero di Scandicci (Firenze).
Nell'ultimo decennio, l'attività di L.R. trovò particolare fortuna nelle Marche, dove, in-sieme a due ex-allievi del luogo, gli architetti Franco Luminari e Silviano Rossini, pro-gettò il Cimitero di Jesi, e partecipò a importanti concorsi. Nel 1987, il comune di Firenze, lo ha chiamato, insieme a Giovanni Michelucci, per il progetto del nuovo Palazzo di Giustizia, realizzato in una sua variante dopo lunghe e aspre polemiche.