浙江温州人。1963年毕业于北京大学化学系。上海作家协会一级作家、教授。以儿童文学、科幻、科普文学及纪实文学为主要创作内容。曾任中国科学协会委员、中国科普创作协会常务理事、世界科幻小说协会理事。

11岁起发表诗作，18岁起发表科学小品，20岁出版第一部科学小品集《碳的一家》，21岁成为《十万个为什么》主要作者。此后，多年从事科普创作，受到原中共中央政治局委员、国务院副总理方毅的关心，并对叶永烈作了两次批示：“调查一下，如属实，应同上海商量如何改善叶永烈同志的工作条件。”（1979年1月6日）“我看要鼓励科普创作，这项工作在世界各国都很重视。”（1979年3月4日）

由于方毅同志的关心，1979年3月，文化部和中国科协联合举行隆重仪式，授予叶永烈“全国先进科普工作者”称号。

曾先后创作科幻小说、科学童话、科学小品、科普读物700多万字。曾任中国科协委员、全国青联常委、上海市科协常委、上海市科普创作协会副理事长、世界科幻小说协会理事。

电影《红绿灯下》（任导演）获第三届电影“百花奖”最佳科教片奖，《小灵通漫游未来》获第二届全国少年儿童文艺作品一等奖，《借尾巴》获全国优秀读物奖，根据叶永烈长篇科幻童话改编的6集动画电影《哭鼻子大王》获1996年“华表奖”（即政府奖）。

后来转向纪实文学创作。主要新著为作家出版社出版的6卷本《叶永烈自选集》；此外，还有《毛泽东的秘书们》、《陈云全传》、《叶永烈采访手记》、《星条旗下的中国人》、《我的家一半在美国》、《一九九七逼近香港》、《商品房大战》、《何智丽风波》等。

即将出版《叶水烈文集》，共50卷，其中科普作品24卷。

1989年被收入美国《世界名人录》，并被美国传记研究所聘为顾问。1998年获香港“中华文学艺术家金龙奖”。