Né en 1950 en Belgique, Johan Leysen début sa carrière en 1978, dans le plat pays qui est le sien, en interprétant le rôle principal d'une mini-série centrée sur la vie du peintre baroque belge Pieter Pauwel Rubens (Rubens, schilder en diplomaat). Trois long métrages flamands plus tard (dont In Alle Stilte en 1978), il passe la frontière et s'illustre, en France, dans le premier film réalisé par Marion Hänsel : Sur la terre comme au ciel (1981).

L'année 1981 marque également un tournant dans sa (jeune) carrière, car c'est à partir de ce moment-là que Johan Leysen se partage entre la Belgique et la France, où les téléspectateurs peuvent le voir dans un épisode des Enquêtes du commissaire Maigret (avec Jean Richard dans le rôle titre) ou des Cinq dernières minutes, avant de l'apercevoir, en salles, au générique du Je vous salue Marie de Jean-Luc Godard (1985). Suivent une adaptation de Macbeth par Claude d'Anna (où il se glisse dans la peau de Banco), L'Oeuvre au noir d'André Delvaux et Le Maître de musique de Gérard Corbiau (1988), un cinéaste qu'il retrouvera en 2000, dans Le Roi danse.

Entre temps, Johan Leysen se sera éloigné du cinéma français pendant près de quatre ans (entre 1988 et 1992) au profit de la Belgique, où il tourne bon nombre de films, téléfilms et séries. Son retour dans l'Hexagone se fait avec Radu Mihaileanu, qui le met une première fois en scène dans Trahir (1992), et le retrouve, six ans plus tard, à l'occasion de Train de vie. Et, loin de réduire son rythme de travail, il est également à l'affiche de La Reine Margot de Patrice Chéreau (1993), Tykho Moon d'Enki Bilal (1996), Les Ames fortes de Raoul Ruiz (2000), ainsi que deux grosses productions : Le Pacte des loups de Christophe Gans (2001) et La Sirène rouge d'Olivier Megaton (2002).

Après avoir délaissé le grand écran pour quelques séries (dont Boulevard du palais ou Clara Sheller en France, et Matinée en Belgique), Johan Leysen fait son retour en 2006, face à Christophe Lambert, dans Le Lièvre de Vatanen, puis affronte la jeune Déborah François et un passé trouble qui refait surface, dans L'Eté indien d'Alain Raoust (2007).