Claude Ledoux étudie la peinture à l’Académie des Beaux-Arts et la musique au Conservatoire Royal de Musique à Liège où il rencontre Jean-Louis Robert qui lui fait découvrir la musique du XXe siècle. Il étudie ensuite la composition avec Frederick Rzewski, Philippe Boesmans et Henri Pousseur, et l’analyse musicale avec Célestin Deliège. Il se forme à la musique électroacoustique au Centre de Recherches et de Formation Musicales de Wallonie (actuellement Centre Henri Pousseur) de 1981 à 1984 avec Patrick Lenfant. Il poursuit sa formation à Paris de 1987 à 1989 où il suit les stages d’informatique musicale de l’Ircam, les cours d’analyse musicale du XXe siècle de Robert Piencikowski, ainsi que les cours de Iannis Xenakis à la Sorbonne. Son intérêt pour les musiques extra-européennes le conduit à approfondir ses connaissances de la musique asiatique lors de plusieurs voyages en Inde et en Extrême-Orient, notamment au Cambodge, au Vietnam, en Indonésie et au Japon. L’un de ces voyages se fait dans le cadre d’une bourse de recherche accordée par la Fondation SPES (1996). Plusieurs de ses œuvres témoignent de cet intérêt comme Torrent (1995), pièce microtonale composée au retour d’un périple dans l’Himalaya, ou encore Le Cercle de Rangda (1998) dont le matériau musical est issu des sonorités des percussions indonésiennes.

Parallèlement à sa carrière de compositeur, il mène plusieurs activités pédagogiques. Il est professeur invité aux universités de Campinas et de São Paulo (cours d’analyse musicale et composition) lors des étés 2008 et 2009, ainsi qu’aux cours d’hiver de Campos do Jordão au Brésil, en 2009. En mai 2013, il est invité au Conservatoire de Shanghaï pour donner des conférences et des master-classes. Il enseigne actuellement la composition au Conservatoire Royal de Musique de Mons et l’analyse musicale au Conservatoire National Supérieur de Musique et de Danse de Paris.

Claude Ledoux est directeur artistique du Centre Henri Pousseur de 2002 à 2005. En 2012, il assure la programmation du festival Ars Musica en tant que commissaire artistique. En mars 2013, il crée le Laps Ensemble, groupe mixte (instruments et laptops) qu’il dirige en tant que promoteur artistique et comme chef, et pour lequel il compose les Laps Suite (série d’œuvres pour ensemble d’instruments amplifiés et laptops).

De 1998 à 2000, Claude Ledoux est compositeur en résidence auprès de l’ensemble Musiques Nouvelles. Il est en résidence au Palais des Beaux-Arts de Bruxelles (Bozar) pour les saisons 2007 et 2009 durant lesquelles il compose plusieurs œuvres, dont son troisième quatuor à cordes, Las Lagrimas de un Angel pour le Quatuor Danel, ainsi qu’une pièce d’orchestre, Les levants de Tiwanaku, créée par l’Orchestre National de Belgique en 2009. La même année, il réalise l’imposé de demi-finale du Concours Musical Reine Elisabeth de Belgique (V…). Après une commande de l’État Français qui lui permet d’écrire La Terre sans Mal pour l’ensemble Le Balcon (création à Paris en 2011), il compose Ayl, concerto pour clarinette créé lors du festival Ars Musica 2012. Plusieurs de ses œuvres témoignent d’un désir de croisement entre musiques populaires et musiques savantes, Zap’s Init (2008) est un hommage à Zappa ; Heavy Funk ! (2011), avec ses riffs et ses chorus, rappelle les musiques afro-américaines des années 1980 ; enfin Dance with Rihanna (and Ligeti behind the door) (2012) est tout à la fois une métamorphose du R’n’B en idiomes pianistiques et un clin d’œil à György Ligeti. L’Orient, et en particulier le Japon, est toujours présent dans ses œuvres récentes. Dans Courbes d’étoiles VI (2012) le Japon apparaît en filigrane avec notamment l’inharmonicité des accords rappelant la cloche, instrument symbolique de la culture japonaise. Il compose deux pièces concertantes pour erhu, Crossing Edges (2013) et Echoes of Crossing Edges (2014), respectivement créées par l’Orchestre Philharmonique de Liège et le Shanghaï Sinfonietta, ainsi qu’une pièce pour shakuhachi et orchestre, S(hakuh)achi Ko(nzert) en 2016. Trois Itinérances, pour soprano, saxophone alto et piano, est composée pour célébrer le 150e anniversaire des relations entre la Belgique et le Japon et est créée en 2016 à Tokyo par le Trio Atom.

En 2003, Claude Ledoux reçoit le prix musical de la Fondation Civitella Ranieri de New York pour l’ensemble de son œuvre. Depuis 2005, il est membre de l’Académie Royale de Belgique. En 2015, le disque Fragments, sur lequel figure ses pièces Notizen-Fragmente - Livre 1 et Notizen-Fragmente - Livre 2, aux côtés d’une œuvre de Jean-Pierre Deleuze, est récompensé par les Octaves de la Musique.