Гастон родился 6 мая 1868 года у строительного подрядчика Альфреда Леру и Мари-Альфонсины Бидо. Родители на момент его рождения не состояли в браке и обвенчались только 13 июня того же года в Руане. Как сам Гастон любил впоследствии вспоминать, он родился в поезде — родители ехали из Ле-Мана в Нормандию, где Альфред получил строительный подряд, перестраивая там местный замок в городке Сен-Валери-ан-Ко. Когда они проезжали Париж, у матери начались схватки и мальчик родился на улице Фобур—Сен-Мартен, 66, из-за чего его место рождения указывается Париж, хотя в Париж, впервые с момента его рождения, Леру попал только после окончания школы и, разыскав дом, в котором родился, обнаружил, что на первом этаже теперь располагается похоронное бюро. Это открытие Леру прокомментировал так: «Какая ирония. Там, где стояла колыбель, теперь стоит гроб».

В Нормандии Леру сначала какое-то время жили у родствеников матери в Фекане, затем у родствеников отца в Трепоре. Гастон был старшим ребёнком, у него были младшие братья Жозеф и Анри, и младшая сестра Элен. В детстве Гастон любил плавать в рыбацкой лодке в Сен-Валери-ан-Ко, где помогал ловить сельдь и хорошо научился плавать. В 1880 году он поступил в школу в Э, куда они переехали, когда Альфред возглавил работы по реставрации тамошнего замка. Здесь его близким другом стал его одноклассник Филипп Орлеанский — потомок династии Бурбонов (в 1895 году Гастон будет единственным журналистом, которому Филипп, помня об их дружбе, согласится дать интервью во время своего изгнания в Лондоне). Как Гастон вспоминал в 1925 году, он и Филипп были драчунами, постоянно подшучивающими на учителями, но в то же время оба прекрасно учились и Гастону пророчили блестящую карьеру юриста. Здесь же в школе Леру начал писать свои первые вирши.

29 июля 1886 года Леру закончил бакалавриат в Каннах и был послан изучать право на юридический факультет Парижского университета (в тот же период он начал писать первые короткие рассказы и стихи, некоторые из которых были опубликованы), где в 1889 году стал профессиональным адвокатом. В тот же год умер его отец (предположительно, тогда же умерла его мать) и Леру пришлось на некоторое время стать опорой братьям и сестре, из-за чего он получил освобождение от военной службы в пехотном полку в Мане, где успел прослужить всего два месяца. По отцовскому завещанию Леру получил в миллион франков, которое, предположительно, успел быстро промотать (хотя этот факт не подтверждён). Тогда же он начал понимать, что не создан для юриспруденции. Начал сотрудничать с прессой (газетами «Эко де Пари», «Матен») как судебный хроникёр. С 1901-го стал одним из ведущих репортёров, писал корреспонденции из Испании, Марокко, России, где был в 1904—1906 и описал события Первой русской революции.

В 1903 году в газете «Матен» появился его первый роман-фельетон «Искатель сокровищ» (в 1904 вышел под названием «Двойная жизнь Теофраста Лонге»). Так началась его карьера писателя.

Романы Леру, особенно «Тайна жёлтой комнаты», восхищали сюрреалистов. Как к образцу писательского мастерства в построении действия к этому роману обращались, среди других, С. Эйзенштейн и Х. Л. Борхес, с 1919 до 2003 он был не раз экранизирован, среди режиссёров-постановщиков — Марсель Л’Эрбье (1930).

Произведения Леру, начиная с 1913 года, многократно экранизировались. Он сам в 1918-м, вместе с актером Рене Наварром, исполнявшим заглавную роль в ленте Луи Фейяда Фантомас, и популярным в ту пору писателем Артюром Бернедом основал в Ницце «Общество кинороманов», выступал в нём продюсером и сценаристом. Здесь были поставлены фильмы по четырем его сценариям (в одном из них снялась дочь писателя, тринадцатилетняя Мадлен). Фирма просуществовала до 1922 и была поглощена кинокомпанией Пате.