Leo van Doeselaar studierte Orgel und Klavier am Amsterdamer Conservatorium bei Albert de Klerk und Jan Wijn.

Neben den beiden Solistendiplomen empfing er außerdem den Prix d’Excellence für Orgel.

Nach seinem Studium vertiefte er sich mittels einiger Kurse in ‘historisches‘ Orgelspiel, studierte bei André Isoir französisches Orgelrepertoire und nam bei Malcolm Bilson und Jos van Immerseel Hammerklavier-Unterricht.

Leo van Doeselaar trat als Orgelsolist mit verschiedenen Orchestern unter Dirigenten wie Ernest Bour, Mariss Jansons, Riccardo Chailly, Charles Dutoit, Claus-Peter Flor, Jean Fournet, Ingo Metzmacher und David Zinman auf. Besonders zum Königlichen Concertgebouworchester unterhält er als Titularorganist des Königlichen Concertgebouws enge Beziehungen. Mit dem Königlichen Concertgebouworchester trat er häufig auf der romantischen Maarschalkerweerd-Orgel solistisch auf und spielte u.a. Uraufführungen von Orgelkonzerten von Sofia Gubaidulina und Wolfgang Rihm.

Als Continuospieler hat er mit unterschiedlichen Barockensembles in Westeuropa zusammengearbeitet. Er wirkte an einer großen Anzahl von Festspielen für Alte Musik in Europa und den USA mit.

Zusammen mit Wyneke Jordans bildet er ein vielseitig auftretendes Klavierduo.

Von ihrem Spiel auf dem Klavier und dem Fortepiano wurden verschiedene CD-Aufnahmen mit Werken von Satie, Dvorak, Ravel, Beethoven und Schubert herausgegeben.

Darüber hinaus zeigt sich van Doeselaar sowohl auf historischen als auch auf modernen Klavieren als engagierter Kammermusiker und Liedbegleiter.

Als Orgelsolist, Continuospieler und Pianist machte Leo van Doeselaar eine große Anzahl von CD-Aufnahmen für diverse Labels, u.a. die ersten Integralaufnahmen der Orgelwerke von Wilhelm Friedemann Bach und Georg Friedrich Händel. Er war an der Gesamtaufnahme der Werke für Tasteninstrumente von J.P. Sweelinck beteiligt, die 2003 den Edison-Preis und den Preis der Deutschen Schallplattenkritik erhielt. Seine Aufnahme mit Orgelwerken von Heinrich Scheidemann (MDG) in der St.Pieterskerk in Leiden wurde 2012 gekrönt mit dem Preis der deutschen Schallplattenkritik und 2013 mit dem ECHO Klassik Preis.

Große Konzerttätigkeit, Jurymitgliederschaft bei zahlreichen Orgelfestivals und Meisterkursen führten ihn durch ganz Europa und Asien.

Er ist Professor für künstlerisches Orgelspiel an der Universität der Künste Berlin , Titularorganist der St.Pieterskerk zu Leiden und – zusammen mit Erwin Wiersinga – Titularorganist an der Schnitger-Orgel in der Martinikerk zu Groningen.

In der ‘Oude Kerk‘ in Amsterdam wurde ihm 2007 der Sweelinckpreis verliehen für seinen großen Verdienst um die niederländische und internationale Orgelkultur.