Stanisław Lem nació en Lwów que hasta 1939 formaba parte de Polonia (ahora Lviv, Ucrania), hijo de un médico, terminaría también interesándose por la medicina, iniciando sus estudios en la Universidad de Lwów pero la Segunda guerra mundial interrumpió sus estudios.
Durante la guerra fue miembro de la resistencia. Su familia, católica pero de ascendencia judía, se salvará del Holocausto en parte por suerte. Con el inicio de la gran guerra empieza a trabajar de soldador y mecánico, desde donde realizaba algunas acciones de sabotaje. Sobre esto, él mismo argumentaba que su cualidad de soldador era más bien pésima, por lo cual no le suponía realmente ningún esfuerzo el sabotaje. Además colabora con tráfico de armas y municiones para la resistencia polaca. Durante 1942 se salva su familia de las cámaras de gas de Belzec, gracias a documentación falsa y por huir justo a tiempo del ghetto de la ciudad. Dos años después, el ejército de la URSS toma la ciudad y Stanislaw es "repatriado" en 1946 a Cracovia retomando sus estudios de medicina en la especialidad de Psicología. Ese mismo año publica su primera obra, Hombre de Marte en una revista juvenil.
Stanisław Lem, Kraków (Polonia), 30.10.2005En 1948 abandona la carrera de Medicina por sus discrepancias ideológicas, además de también evitar la orden para los médicos de la incorporación a filas, como médico militar. A pesar de ser socialista, disentía de las ideas de Trofim Lysenko, favorecidas por el dogma oficial, acerca de la herederabilidad de los rasgos adquiridos. Sólo recibió un certificado de finalización de estudios.
Más tarde recibiría graduaciones honorarias del Politécnico de Wrocław y de las universidades de Opole, Lwów y Jagiellonian. Trabajó como ayudante de investigación en una institución científica y comenzó a escribir narraciones breves en su tiempo libre.
En 1951 publica su primera novela, Los astronautas, de estilo utópico, lo que ayuda a evitar la censura de la dictadura rusa. Temas e influencias como la Cibernética que defiende Lem, se prohíben por considerarse una influencia negativa originada por el capitalismo. Dos años después se casa con Bárbara, una estudiante de medicina.
Lem escribió principalmente sobre el contacto entre humanos y civilizaciones extraterrestres (El invencible y Solaris, su novela más conocida) y sobre el futuro tecnológico de la humanidad (Ciberiada, Paz en la tierra).
Lem fue miembro honorario de la SFWA (escritores norteamericanos de ciencia ficción y fantasía) en 1973, pero fue expulsado en 1976 tras describir que la ciencia-ficción estadounidense era de baja calidad literaria y estaba más interesada en aventuras que en desarrollar nuevas ideas o formas literarias.
En 1977 fue reconocido como ciudadano honorario de Cracovia.
Con el colapso del comunismo en 1989, abandona en cierto modo la ciencia ficción y se dedica a escribir informes de análisis para algunos gobiernos y organizaciones sobre el futuro más cercano. Con el desarrollo de Internet en la década de los años 90 también planteará ciertos problemas éticos y tecnológicos por esta nueva Revolución Industrial.
Sus últimos años fue miembro fundador de la Sociedad Polaca de Astronáutica, y trabajó en áreas como las Matemáticas, Cibernética y Filosofía. Desde 1973 hasta sus últimos años enseñó literatura polaca en la Universidad de Cracovia.
Falleció el 27 de marzo de 2006 en Cracovia a los 84 años de edad, después de una larga enfermedad coronaria.