Se licenció en Ciencias Físicas y Químicas por la Universidad de Bruselas en 1939, consiguiendo su Doctorado por la misma Universidad dos años más tarde. Después de haber sido Agregé de la Enseñanza Superior (Universitaria) en 1945, fue nombrado Catedrático de la Universidad Libre de Bruselas en 1951 Y Director de los Instituts Internationaux Solvay de Physique et de Chimie en 1959, puestos que sigue desempeñando en la actualidad. Simultaneó Bélgica con los EE.UU. desde 1961, año en el que es nombrado Catedrático de Química en el Instituto Enrico Fermi de la Universidad de Chicago, de donde pasó, en 1967, a ser nombrado Catedrático de Física e Ingeniería Química en la Universidad de Texas en Austin y creador y Director de un Centro de Mecánica Estadística y Termodinámica, actividades que sigue simultaneando con su Cátedra de Bruselas. En 1981 fue designado Consejero Especial para la Investigación de la Comisión de las Comunidades Europeas.

El Profesor Prigogine ostenta numerosas condecoraciones europeas (Medalla de la Resistencia, Orden de la Corona, Orden del Mérito Francés, etc.), y su carrera científica está jalonada de numerosos galardones científicos que culminan en la entrega del Premio Nobel de Química en 1977. Es, además, poseedor del Doctorado Honoris Causa por once Universidades y ha sido Presidente de la Academia de Ciencias de Bélgica. En 1983 le fue asimismo concedido el Premio de la Fundación «Honda» (Japón) por su labor en pro del acercamiento de la ciencia natural a las ciencias sociales, a la cultura y al progreso humano en general.