Urodził się we Lwowie. Z wykształcenia lekarz i teoretyk nauki, obeznany też świetnie z teorią ewolucji, matematyką, cybernetyką, astronomią, fizyką, a także literaturoznawstwem i wieloma innymi naukami. W 1996 roku odznaczony orderem Orła Białego. Zaczynał jako pisarz powieścią współczesną Szpital Przemienienia i już w niej znajdujemy kwestie natury, myślenia i tożsamości człowieka oraz etycznych problemów stojących przed nauką. Potem napisał kilkadziesiąt tomów powieści i opowiadań fantastycznych. Dzieła Lema (Cyberiada, Opowieści o pilocie Pirxie, Człowiek z Marsa, Solaris, Głos Pana, Niezwyciężony czy Pamiętnik znaleziony w wannie) weszły do kanonu najsłynniejszych utworów science fiction XX wieku. Jest najczęściej tłumaczonym polskim pisarzem: jego książki zostały przetłumaczone na 41 języków i osiągnęły łączny nakład ponad 27 milionów egzemplarzy.

W roku 1982, po wprowadzeniu w Polsce stanu wojennego, Lem opuścił kraj i przeniósł się najpierw do Berlina Zachodniego, a w 1983 do Wiednia. Powrócił do kraju w roku 1988 i zamieszkał w Krakowie, na Klinach Borkowskich. Jego nazwiskiem została nazwana planetoida 3836 Lem. Został pochowany na cmentarzu Salwatorskim.