Estudià a la Universitat Lliure de Brussel·les on es graduà el 1948. Amplia estudis a la Universitat de Yale amb Rudolf Carnap i Gustav Hempel (1950-51) i posteriorment a Ginebra amb Jean Piaget (1955). Fou professor de lògica i filosofia de la ciència a les universitats de Gant i Vrije de Brussel·les (1955-1979) amb algunes interrupcions. La seva obra és un intent d’unificar les ciències humanes i les ciències de la natura. Publicà, entre d’altres, Logique, langage et théorie de l’information (1957), Atheïstische spiritualiteit (1998) i Oorsprong (‘Origen’, 2000). El 1985 rebé el premi Solvay a les ciències humanes, i a la seva mort fou creat el Centre Leo Apostel de la Universitat de Vrije per a impulsar els estudis interdisciplinars.