O Dr. Klein tornou-se famoso por seu trabalho como sexólogo, culminando no estudo "The Klein Sexual Orientation Grid", publicado nos anos 70, que avançou nas pesquisas conhecidas do relatório Kinsey. Além disso, Klein fundou o American Institute of Bisexuality, depois batizado de The Bi Foundation. Também fundou e editou o jornal The Journal of Bisexuality, e escreveu diversos livros sobre a questão bissexual.

O Dr. Klein morreu em San Diego, Califórnia, vítima de ataque cardíaco. Ele tinha 73 anos.