Защитил докторскую диссертацию по археологии Северной Океании под руководством Марселя Мосса. Начиная с 1933 г. занимал различные должности в музеях мира, включая Британский музей, Музей человека, музеи Японии. В период оккупации Франции, 1940—1944, работал в Музее Гиме. В 1944 г. направлен в замок Валансе для разбора работ, эвакуированных из Лувра, включая Венеру Милосскую и Нику Самофракийскую. Также участвовал во Движении Сопротивления, за что ему впоследствии вручили Военный крест, Медаль Сопротивления и Орден Почётного легиона. В 1956 г. сменил Марселя Гриоля в Сорбонне, в 1969—1982 был профессором в Коллеж де Франс. В 1973 г. получил золотую медаль Национального центра научных исследований.
В книге «Человек и материя», L’Homme et la mati?re (1943), Леруа-Гуран предлагает концепцию «технических тенденций», то есть универсальной технической динамики, которая существует независимо от этнических групп, которые, тем не менее, являются единственными формами, через которые данные тенденции конкретизируются. Конкретизацию технической тенденции в конкретном этносе он называет «техническим фактом».
В книге «Среда и технологии», Milieu et techniques (1945) он развивает далее свои взгляды в общую теорию взаимоотношений между техническим (универсальная тенденция) и этническим (частная, дифференцированная конкретизация). По мнению Леруа-Гурана, человеческая группа ведёт себя как живой организм, ассимилирует свою окружающую среду через «занавес объектов», то есть технологии.
Важнейшую роль в понимании Леруа-Гураном человеческой эволюции играла концепция того, что переход к хождению на двух ногах освободил руки для хватания, лицо — для мимики и речи, и таким образом, развитие коры головного мозга, технологий и речи были следствием прямохождения. Отличие человека от животных, с этой точки зрения, состоит в том, что орудия и технологии представляют собой третий вид памяти (в дополнение к генетической памяти, содержащейся в ДНК, и индивидуальной памяти, заложенной в нервной системе), а следовательно, они представляют собой новую форму предвкушения нового, или программирования. Антропогенез, по Леруа-Гурану, соответствует техногенезу. В Советском Союзе философия Леруа-Гурана подвергалась официальной критике.