Станислав Лем родился 12 сентября 1921 года во Львове, в семье врача-ларинголога. С 1932 учился во II мужской гимназии им. K. S. Szajnochy, в 1939 году получил аттестат о среднем образовании.
В 1946 году Львов перестал принадлежать Польше, и Станислав, в рамках акции репатриации, переехал в Краков
В 1939 – 1941 годах учился в Львовском медицинском институте, в который «попал окольной дорогой, потому как сперва сдавал экзамен на политехнику, которую считал намного более интересной. Экзамен сдал успешно, но так как был представителем «неправильного социального класса» (отец – зажиточный ларинголог, то есть буржуа), меня не приняли... Отец использовал свои связи и с помощью профессора Парнаса, известного биохимика, меня пристроили изучать медицину, без малейшего энтузиазма с моей стороны». («Станислав Лем о себе».)
Во время немецкой оккупации Станислав Лем работал помощником механика и сварщиком в гаражах германской фирмы, занимавшейся переработкой сырья. В 1944 году, когда Советская армия повторно пришла во Львов, Лем продолжил обучение в медицинском институте. В 1946 году Львов перестал принадлежать Польше, и Станислав, в рамках акции репатриации, переехал в Краков, где также стал изучать медицину. В 1948 году окончил медицинский факультет Ягеллонского университета в Кракове (Wydziale Medycznym Uniwersytetu Jagiellonskiego). Станислав Лем получил сертификат о завершении медицинского образования, но отказался сдавать последние экзамены, чтобы избежать карьеры военного врача. В 1948 – 1950 годах Лем работал младшим ассистентом в Konwersatorium Naukoznawczym.
Станислав Лем начал печататься в 1946 году. Первый роман Лема «Человек с Марса» («Czlowiek z Marsa») был напечатан в еженедельном журнале Nowy Swiat Przygod. В 1951-м была напечатана первая научно-фантастическая книга Станислава Лема «Астронавты» (Astronauci). В 1953 году Лем женился на докторе Барбаре Лесняк. Ездил в Восточную Германию, в Прагу, в Советский Союз. В 1982-м, после ввода военного положения в Польше, Станислав Лем покинул родину. В 1983-м переехал в Венну. В 1988-м вернулся в Польшу. В 90-х Лем в основном писал футурологические прогнозы, сотрудничал с католическим еженедельником Tygodnik Powszechy, с ежемесячником Odra, с польской версией журнала PC Magazine.
В 1973-м Американское сообщество научных фантастов (Science Fiction Writers of America) признало литературные достижения Станислава Лема, однако в рядах этого сообщества Лем пробыл недолго: за критические высказывания по поводу низкого уровня американской научной фантастики он был исключен. После исключения Лема Майкл Муркок и Урсула Ле Гуин в знак протеста потребовали и своей «отставки».