В течение своей продолжительной политической карьеры Тиндеманс оставался верен консервативной Христианской народной партии (в конце XX века партия стала называться «Христианские демократы и фламандцы»), популярной в северо-западной части страны. Первым крупным успехом Тиндеманса стало избрание мэром города Эдегем, этот пост он занимал в 1965—1976 гг. В нескольких кабинетах, сформированных его однопартийцами, занимал министерские посты.
1968—1972 гг. — министр по делам местного самоуправления Бельгии;
1972—1973 гг. — министр по делам среднего и малого бизнеса, свободных профессий и сельского хозяйства;
1973—1974 гг. — вице-премьер и министр финансов, ответственный за проведение институциональных реформ;
В 1974—1978 гг. Тиндеманс занял пост премьер-министра.
1981—1989 гг. — министр иностранных дел
После ухода с поста премьер-министра успешно баллотировался в Европарламент, собрав в свою пользу 983 тысячи голосов, рекорд, не превзойдённый в Бельгии до сих пор. Лео Тиндеманс активно участвовал в процессах европейской интеграции. За свою деятельность в 1976 удостоен Международной премии Карла Великого.
В 1994—1995 гг. сформировалась группа из 48 политиков и общественных деятелей Европейского Союза, обсуждавшая перспективы интеграции в ЕС государств Центральной и Восточной Европы. Наиболее видным участником и формальным лидером этой группы был Лео Тиндеманс. Группа вступила в полемику с Межправительственной конференцией (IGC), настаивая на необходимости получить согласие жителей ЕС при включении новых государств-участников. Манифестом группы Тиндеманса стал отчёт «Европа: ваш выбор» («Europe: Your choice»), где описывалось пять сценариев будущего развития Евросоюза. На этом деятельность группы прекратилась.