Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
England behövde bara en dragning för att avsluta toppen av gruppen och efter en bristlustre första halvan, Nikita Parris satte dem på väg till seger efter pausen.
Strejken gick hem till Karen Carneys kors för att ge England ledningen.
England dominerade därefter och Carney fördubblade besökarnas fördel med en strejk som tog en tung deformation.
Jade Moore vann bollen och släppte Carney som prydligt slog en försvarare på kanten av boxen innan poäng med en strejk som gick in via Lorca van de Putte.
Det var en seger som utvidgade Englands oslagbara löpning till sju matcher, med de fem senaste som slutade i segrar. Lionesses förlorade senast en konkurrenskraftig kvalificerare i november 2002.
England hade redan kvalificerat sig för nästa sommars turnering i Nederländerna tack vare 5-0 dumping av Estland den 15 september, men England chefen Mark Sampson sade innan matchen i Leuven att han var fast besluten att hans lag skulle avsluta kvalet som gruppledare.
Belgien, det enda lag som tagit en poäng från Sampson sida under kampanjen, kunde ha avslutat toppen av Grupp 7 hade de slagit England, men de kom aldrig riktigt nära och måste nöja sig med andra plats.
Inget lag imponerade i en första halv full av herrelösa pass och fotgängare attacker. Englands bästa chans föll till Lucy Bronze, vars långa ansträngning var en bråkdel bred från övre hörnet.
Belgien hade också en möjlighet att bryta dödläget och skulle förmodligen ha gjort mål genom en Tessa Wullaert in-swinging hörn om Jill Scott inte var på väg bort faran.
Belgien var organiserat i försvar och för större delen av matchen var snabba att stänga ner playmaker Karen Carney när hon fick bollen, minska sitt inflytande i den sista tredje och därmed upphäva England.
Men vid de sällsynta tillfällen Belgien gav Carney utrymme att dra Englands strängar, Chelsea framåt var hänsynslös. Först flöt hon ett härligt kors mot den flitiga Parris för att göra mål sitt tredje internationella mål och följde upp med fem minuter kvar med en strejk som helt felfotade Justien Odeurs tack vare deformationen.
Sampson har visat att han inte är rädd för att göra förändringar - tweaking bildandet under denna kampanj och göra två ändringar i laget som slog Estland, med Siobhan Chamberlain och Gemma Davison ersatt av Karen Bardsley och Gilly Flaherty.
Men det var introduktionen av Moore som ändrade loppet av denna match, med mittfältaren bryta upp spel och ge besökarna mer ballast i mittfält.
Englands Euro 2017 förberedelser börjar på allvar med en vänlig mot Frankrike, ett lag rankad tredje i världen, nästa månad i Doncaster.
England slog Belgien i sin sista match av Women's Euro 2017 kval, se till att de slutar som grupp 7 ledare.