En 1959, Léon Zitrone rejoint la RTF et fait ses premiers pas à la télévision. En 1960, il est amené à commenter son premier mariage princier. Il est en Belgique le 15 décembre pour suivre le mariage du Roi Baudoin avec Fabiola. A partir de là, il devient le commentateur attitré des décès, des noces comme le mariage du prince Charles et de Lady Di, les couronnements, les investitures des grands de ce monde et autres défilés du 14 juillet. En 1961, il présente le journal de 20h, fonction qu'il assumera pendant près de 20 ans. Il relaie également les grands rendez-vous sportifs comme le Tour de France ou les Jeux Olympiques.
Si il est le chouchou des téléspectateurs du JT, sa popularité croît avec l'animation d'émissions aux côtés de Guy Lux notamment pour "Intervilles", une collaboration qui durera 25 ans. En 1975, après la dislocation de l'ORTF, il rejoint France 2 où on lui confie les journaux télévisés du week-end jusqu'en 1981. Il ajoute une nouvelle corde à son arc en 1978 en présentant le concours Eurovison de la chanson avec Denise Fabre. Sa grande culture, sa maîtrise des lettres et son humour l'amènent à gonfler l'effectif des "Grosses têtes" de Philippe Bouvard. Le 1er janvier 1988, François Mitterrand le fait chevalier de la Légion d'honneur. En 2000, Léon Zitrone arrive en tête des personnalités de la télévision les plus appréciées des Français dans un sondage réalisé par le magazine de culture "Télérama". L'homme qui a marqué le paysage audiovisuel français aimait qu'on parle de lui en bien ou en mal. Sur France Inter, il s'est exprimé de la sorte : "La popularité, c'est d'éternuer à l'écran et de recevoir le lendemain des centaines de cartes postales avec écrit : A vos souhaits !". Léon Zitrone s'est éteint le 25 novembre 1995, le jour de ses 81 ans.