Trepoengeren var den første på fem kamper for Graham Potters lag, og den gjør at Brighton øker avstanden ned til nedrykksstreken til ti poeng.
Det forspranget er det lite sannsynlig at Brighton klarer å rote bort i sesonginnspurten.
– Dette var en av våre beste kamper. Spillerne slo tilbake etter en skuffende prestasjon sist, og i dag var det masse kvalitet og karakterstyrke i laget, sa Potter til BBC.
Vertene tok ledelsen bare 13 minutter ut i lørdagens kamp. Welbeck ble lagt i bakken i Leeds-feltet av Ezgjan Alioski og fikk straffespark, og det omsatte Gross i scoring selv om keeper Illan Meslier var etter ballen.
Straffesparket er det niende Leeds har laget denne sesongen. Det er flest i ligaen sammen med West Bromwich.
[ Ny seier for reservepreget City – blir ligamester søndag med Liverpool-hjelp ]
Sjansesløsing
Leeds hadde på sedvanlig vis mest ballinnehav, men det var Brighton som skapte de største sjansene. Leandro Trossard brente en kjempemulighet fem minutter før pause, mens Welbeck skjøt like utenfor kort tid etter.
Uten kreative Raphinha (skadd) fikk Leeds til lite. Laget skaffet seg riktig nok en rekke cornere, men vertene fikk ryddet unna i eget felt ved alle anledninger.
Brighton har slitt kraftig med uttelling på sjansene gjennom sesongen, og det var tilfellet også lørdag. Joël Veltman og Neal Maupay leverte dårlige avslutninger på store sjanser etter pause.
[ «Ingen vil ha en voldtektsmann hengende på veggen» ]
Fortjent
Men Brighton-fansen slapp å bite negler altfor lenge. I det 79. minuttet lurte Welbeck Leeds-forsvaret med en frekk vending, og han dundret ballen inn i lengste hjørne til 2-0.
– Det var deilig å score det målet. Dette var en viktig kamp for oss, og da er det godt å prestere så bra mot en vanskelig motstander, sa Welbeck til BBC.
Leeds maktet ikke å svare på Brightons tomålsledelse.
– Vi spilte ikke bra i dag, og motstanderen fortjente seieren. Vi hadde problemer med å vinne ballen og skapte veldig lite når vi hadde den, sa Leeds-manager Marcelo Bielsa til BBC.
De hvitkledde blir liggende på 9.-plass med 47 poeng. Brighton på 14.-plassen har 37.