Giáo sư Lê Văn Thiêm sinh ngày 29/3/1918 tại xã Trung Lễ, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh. Mồ côi mẹ từ năm 13 tuổi. Năm 1937 thi đỗ tú tài phần thứ nhất, 1939 thi đỗ thứ nhì trong kỳ thi kết thúc lớp P.C.B, nhờ vậy được cấp học bổng sang Pháp du học.
Giáo sư Lê Văn Thiêm là một tài năng toán học xuất sắc, có công lớn trong việc xây dựng và phát triển ngành toán học Việt Nam. Ông là một trong những người đầu tiên giải được Bài toán ngược của Lý thuyết phân phối giá trị hàm phân hình, hiện nay trở thành kết quả kinh điển trong lý thuyết này. Xây dựng một số phương pháp độc đáo trong vật lý toán.
Năm 1963, nghiên cứu công trình về ứng dụng hàm biến phức trong lý thuyết nổ, vận dụng phương pháp Lavrentiev, GS Thiêm cùng các học trò tham gia giải quyết thành công một số vấn đề thực tiễn ở Việt Nam: Tính toán nổ mìn buồng mỏ đá Núi Voi lấy đá phục vụ xây dựng khu gang thép Thái Nguyên (1964); Phối hợp với Cục Kỹ thuật Bộ Quốc phòng lập bảng tính toán nổ mìn làm đường (1966); Phối hợp với Viện Thiết kế Bộ Giao thông vận tải tính toán nổ mìn định hướng để tiến hành nạo vét kênh Nhà Lê từ Thanh Hoá đến Hà Tĩnh (1966 – 1967).
Sau khi Viện Toán học thành lập, GS nhận thấy cần ứng dụng hàm biến phức sang các lĩnh vực khác như: lý thuyết đàn hồi, chuyển động của chất lỏng nhớt,… Nhiều vấn đề lớn của đất nước như: Tính toán nước thấm và chế độ dòng chảy cho các đập thuỷ điện Hòa Bình, Vĩnh Sơn; Tính toán chất lượng nước cho công trình thuỷ điện Trị An,… đã được GS và những người cộng tác như: Ngô Văn Lược, Hoàng Đình Dung, Lê Văn Thành, … nghiên cứu giải quyết. Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với ứng dụng, Lê Văn Thiêm đề xuất một phương pháp độc đáo sử dụng nguyên lý thác triển đối xứng của hàm giải tích để tìm nghiệm tường minh cho bài toán thấm trong môi trường không đồng chất. Công trình này được đánh giá cao, được đưa vào cuốn sách chuyên khảo “The Theory of Groundwater Movement” (Lý thuyết chuyển động nước ngầm) của nữ Viện sĩ người Nga P.Ya.Polubarinova Kochina, xuất bản ở Matxcơva năm 1977.
Ông là người Việt Nam đầu tiên bảo vệ thành công Luận án Tiến sĩ ở Đức năm 1944 về Giải tích phức, Luận án Tiến sĩ Quốc gia ở Pháp năm 1948 và cũng là người Việt Nam đầu tiên được mời làm Giáo sư Toán học và Cơ học tại Đại học Tổng hợp Zuyrich (Thụy Sĩ, 1949).
Ông là Hiệu trưởng của hai trường Đại học Khoa học cơ bản, Sư phạm Cao cấp (1950 – 1954), Giám đốc Đại học Khoa học Hà Nội (1954 – 1956), Phó Hiệu trưởng trường Đại học Tổng hợp Hà Nội (1956 – 1970), Viện trưởng đầu tiên của Viện Toán học (1970 – 1980), Hội trưởng đầu tiên của Hội Toán học Việt Nam (1966 – 1988), Tổng biên tập đầu tiên của hai tạp chí “Acta Mathematica Vietnamica” và “Vietnam Journal of Mathematics”.
Là Đại diện toàn quyền của Việt Nam tại Viện Liên Hợp nghiên cứu hạt nhân Dubna, Liên Xô (1956 – 1980), Đại biểu Quốc hội khoá II và khoá III. Huân chương Kháng chiến hạng 3, Huân chương Lao động hạng 2, Huân chương Kháng chiến chống Mĩ cứu nước hạng nhất, Huân chương Độc lập hạng nhất, Giải thưởng Hồ Chí Minh đợt I (1996) về Cụm công trình nghiên cứu cơ bản của toán học lý thuyết và những bài toán ứng dụng (1960-1970).