Léon Denis fut un philosophe spirite et, aux côtés de Gabriel Delanne et Camille Flammarion, un des principaux continuateurs du spiritisme après le décès d'Allan Kardec. Il fit des conférences à travers toute l'Europe dans des congrès internationaux spirites et spiritualistes, défendant activement l'idée de la survie de l'âme et ses conséquences dans le domaine de l'éthique dans les relations humaines.
Il joua un rôle important dans la diffusion du spiritisme, affrontant les partisans des philosophies opposées comme le matérialisme, l'athéisme et certaines réactions hostiles des religions. Il fut, affirme-t-on, soutenu dans sa lutte par Jérôme de Prague et celui qu'on appelle « l'Esprit bleu ».
Ayant été obligé d'abandonner ses études pour travailler, il ne cessa pas pour autant de lire et, dès l'âge de 18 ans, son contact avec Le Livre des Esprits, fit de lui un adepte convaincu du spiritisme. Il avait vingt-trois ans lors de la « désincarnation » du maître Allan Kardec dont il aurait reçu les inspirations. Pendant la guerre de 1870 il servit comme sous-lieutenant et, quand il était à l'arrière du front, il organisait des séances de spiritisme à l'intention de quelques camarades. Après la guerre il devint représentant de commerce et voyagea dans de nombreux pays.