Детство Лема прошло во Львове, где его отец был преуспевающим врачом. В школе Станислав серьезно интересовался естествознанием, а также философией. По семейной традиции он собирался стать врачом и даже поступил на медицинский факультет Львовского университета. Но эта мечта осуществилась лишь через несколько десятилетий. Начавшаяся Вторая мировая война перечеркнула все его планы.
Как и многие его ровесники, Станислав Лем был мобилизован. Однако из-за сильной близорукости попал не на фронт, а в авторемонтную мастерскую. Там он оказался в совершенно новой для себя рабочей среде, в которой осваивался с большим трудом. Позже писатель воссоздал свои переживания в автобиографической дилогии «Высокий замок» и «Непотерянное время».
Детство Лема прошло во Львове, где его отец был преуспевающим врачом. В школе Станислав серьезно интересовался естествознанием, а также философией. По семейной традиции он собирался стать врачом и даже поступил на медицинский факультет Львовского университета. Но эта мечта осуществилась лишь через несколько десятилетий. Начавшаяся Вторая мировая война перечеркнула все его планы.
Во время войны Станислав Лем становится участником Сопротивления и борется за освобождение Польши. В 1945 году он переезжает в Краков и наконец поступает на медицинский факультет Ягеллонского университета. Там он и занялся литературой. Еще в студенческие годы он публикует свою первую фантастическую повесть «Человек с Марса» (1946), а вслед за ней — роман «Астронавты» (1951).
Несмотря на то, что оба произведения сразу же принесли ему популярность не только в Польше, но и за ее пределами, Станислав Лем не решается полностью посвятить себя литературе и на несколько лет становится сотрудником кафедры психологии. Он пишет диссертацию о методологии науки, регулярно печатается в научных журналах. Только через четыре года, после публикации романа «Магелланово облако» (1955), Станислав Лем наконец оставляет научную работу и целиком посвящает себя литературе.
Он пишет множество рассказов, позже объединенных в сборник «Сезам», а также повесть «Вторжение с Альдебарана». Она становится своеобразным прологом, точнее, пробой пера перед тем, как писатель приступил к работе над одним из самых значительных своих произведений — романом «Солярис», который превращает его в ведущего писателя-фантаста не только Польши, но и всей Восточной Европы.
Он создает образ фантастической планеты, единственным обитателем которой является гигантская мыслящая субстанция — Океан. Лем рассказывает о том, как шаг за шагом укрепляются контакты Океана с экспедицией землян. Автор считает, что в любой ситуации надо стремиться к достижению взаимопонимания. Самым большим преступлением, по мнению писателя, является бессмысленное разрушение природы. Роман «Солярис» был экранизирован режиссером А. Тарковским в 1972 году. Этот фильм имел большой успех и был удостоен Большого приза на международном кинофестивале в Каннах.
После столь грандиозного успеха своего романа, Станислав Лем несколько лет писал только рассказы. Они объединяются образами главных героев: пилота Пиркса, космического путешественника Иона Тихого и профессора Тарантоги. Но самым любимым персонажем Лема стал первый герой, пилот Пиркс, образ которого включен и в некоторые романы.
Писатель показывает постепенную эволюцию своих героев, их умение ориентироваться в сложной ситуации, находить выход из любого положения, как это видно в произведении «Мир на земле» (1986).
Популярным стал и еще один цикл произведений писателя, над которым Станислав Лем работает и в настоящее время. Он называется «Кибериада». Его действие происходит в своеобразном мире, населенном роботами. Через их образы писатель показывает человеческий мир со стороны. Его герои роботы-конструкторы Трурль и Клапоуциус терпят фиаско только потому, что подходят к людям как к очень сложным машинам. Лем весьма своеобразно строит поэтику цикла, сочетая приемы традиционного сказа с современной скороговоркой. Многие выражения из его рассказов вошли в разговорный язык: «Бахнуло, трахнуло, куча шлака осталась — и тихо стало».
Особенностью творчества Станислава Лема является то, что он постоянно возвращается к своим ранним произведениям. Писатель никогда полностью не переделывает уже написанное, а просто добивается большей выразительности отдельных образных характеристик, прописанности сюжета, отточенности языка.
После введения в Польше военного положения в 1980 году, Станислав Лем покинул страну и почти на десять лет переехал в Западную Европу, поселившись сначала в Австрии, а затем в Германии. Только в 1988 году, после крушения коммунистического режима, он вернулся в Польшу и снова поселился в Кракове.
Наряду с научной фантастикой Лем пишет и философские произведения. Так, в книге «Философия случая» (1968) он рассматривает процесс литературного творчества и место фантастики в современной культуре. Этой же теме посвящена и следующая его книга — «Фантастика и футурология» (1980). В ней писатель стремится определить особенности предсказательной функции научной фантастики и показать значимость подобных прогнозов. За эту книгу ему было присвоено звание почетного доктора Вроцлавского университета.
Станислав Лем одним из первых использовал научно-фантастические элементы в произведениях других жанров, например, детектива. Роман «Расследование» (1959) и повесть «Насморк» построены по канонам классического детектива, их герой расследует последовательность странных явлений и вступает в поединок с силами потустороннего мира.
Писатель много работает над рассказами и автобиографическими произведениями.
Станислав Лем скончался 27 марта 2006 года в Кракове в возрасте 84 лет после продолжительной болезни сердца.