Nghệ sĩ Lệ Thẩm sinh ra tại Bạc Liêu. Bà có năng khiếu sân khấu nên ngay từ lúc nhỏ, bà đã đi hát trong một số gánh hát cải lương. Năm 17 tuổi, bà đã là đào chánh trong các đoàn hát lớn và lấy nghệ danh là Lệ Thẩm.
Với vóc dáng xinh đẹp cùng giọng ca ngọt ngào, Lệ Thẩm từng vào vai chính của nhiều vở diễn như vai Hoàng hậu trong Chiến Sĩ Phù Tang, người mẹ câm trong Trái Tim Thầm Lặng, Thủy trong Khúc Hát Người Tri Âm, Tấm trong Tấm Cám, Đào Tiên trong Đào Tiên Núi Cát, Kiều Nguyệt Nga trong Chuyện Nàng Kiều, Mộng Cầm trong Chuyện Tình Chàng Thi Sĩ Bán Trăng…
Ngoài ra, Lệ Thẩm còn tham gia một số vai diễn trong các bộ phim truyền hình như Mùa Len Trâu, Dốc Tình, Vòng Xoáy Tình Yêu, Những Ngọn Nến Hoàng Cung…
Do gia cảnh khó khăn nên khi thành lập Khu Dưỡng lão nghệ sĩ TPHCM vào năm 1997, Lệ Thẩm là một trong những nghệ sĩ đầu tiên tới ở tại Khu Dưỡng lão và bà đã ở đây hàng chục năm qua, chứng kiến nhiều sự đổi thay của nơi đây cũng như cuộc sống những năm cuối đời của nhiều nghệ sĩ đồng nghiệp.
Vào đầu năm 2023, do sự xuống cấp của Khu Dưỡng lão nghệ sĩ, Hội Sân khấu TPHCM đã phối hợp với một số sở, ban ngành đề xuất chuyển các nghệ sĩ sang nơi ở mới tại Trung tâm dưỡng lão Thị Nghè (TPHCM) để tiện chăm sóc các nghệ sĩ cao tuổi.
Theo dự kiến, các nghệ sĩ tại Khu Dưỡng lão được chuyển sang nhà mới trước Tết Nguyên đán Giáp Thìn. Tuy nhiên, do các nghệ sĩ mong muốn được đón xuân ở ngôi nhà cũ một lần nữa (nơi đã gắn bó bao năm) nên kế hoạch chuyển nhà được dời sang sau Tết.
Tuy nhiên, nghệ sĩ Lệ Thẩm, một trong các nghệ sĩ ở ngôi nhà cũ đã không còn được đến ngôi nhà mới. Ngày 15/1, trong lúc đi dạo trong Khu Dưỡng lão, nghệ sĩ Lệ Thẩm đã bị ngất xỉu. Sau khi được đưa đi cấp cứu tại Bệnh viện 115, Lệ Thẩm đã hồi tỉnh nhưng sức khỏe yếu. Biết thể trạng sức khỏe của mình, bà đã xin được đưa về nhà người thân tại Long An vì ở đó bà mới có người chăm sóc.
Theo người thân, vào lúc 9h15 ngày 17/1, nghệ sĩ Lệ Thẩm đã ra đi, hưởng thọ 87 tuổi.
Gia đình đã tổ chức đám tang cho bà tại Long An. Lễ hỏa táng nghệ sĩ Lệ Thẩm đã được tổ chức tại Nghĩa trang Đa Phước (Bình Chánh, TPHCM).