Durante 10 meses recorrió varias regiones, entre ellas Tierra Santa. Al final del viaje, León pidió entrar en el seminario de Santa Clara de Roma. En Roma hizo sus estudios de Teología y Derecho Canónico. El 19 de diciembre de 1868 fue ordenado sacerdote, con la presencia y aquiescencia de sus padres. Nombrado Vicario parroquial de San Quintín, asumió la misión con entusiasmo y tomó iniciativas pastorales que abarcaban los más diversos sectores: oratorio, colegio, periódico, círculos de jóvenes, obreros. Sacerdote culto, espiritual y dinámico, Dehon tenía algo que lo inquietaba: después de un largo discernimiento, tomó la decisión de fundar la Congregación de los Sacerdotes del Corazón de Jesús el 28 de junio de 1878, día de su Primera Profesión. El fin de la Congregación será la devoción al Corazón de Jesús y la difusión de su Reino en los corazones y en la sociedad.
Su formación cultural y su sensibilidad le llevaron a trabajar sobre todo en el campo social y misionero, difundiendo el pensamiento social de la Iglesia por medio de conferencias, artículos, revistas, periódicos y libros, entre los que destaca el Manual Social Cristiano, y abriendo su Congregación a la acción misionera enviando muchos religiosos a tierras de América y África. Murió en Bruselas, Bélgica el 12 de agosto de 1925.
Anunciada y firmada su beatificación por el Papa Juan Pablo II para el 24 de abril de 2004, ésta fue suspendida después de la muerte de Juan Pablo II. Tras las intencionadas acusaciones de antisemitismo en algunos textos de una de sus obras, que fueron totalmente descontextualizados por parte de diversos grupos de presión judíos, el Papa Benedicto XVI decidió postponer la celebración de la beatificación.