Il a étudié au lycée Fustel-de-Coulanges à Strasbourg et a obtenu son diplôme d'ingénieur en génie chimique de l'École nationale supérieure des ingénieurs de recherche (ENSIR) à Nancy en 1958. Ensuite, il a rejoint l'Institut de Chimie Organique du CNRS à Strasbourg où il a obtenu son doctorat en 1962 sous la direction d'Henri Témone.
En 1963, Lehn est devenu membre du Laboratoire de Catalyse et Chimie Moléculaire au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) à Strasbourg. Il a travaillé sur la conception de molécules fonctionnelles en liant l'acide 4-vinylbenzoïque à des groupes polymères pour créer des systèmes macromoléculaires complexes et réactifs.
En 1970, il a été élu professeur de chimie au Collège de France où il a étudié les propriétés de la matière moléculaire et l'assemblage de molécules pour créer des systèmes de reconnaitre et de reconnaître. Il a également travaillé sur la structure et la fonction des récepteurs enzymatiques à liaison covalente, les supramolécules et les interactions entre les macromolécules.
En 1987, Jean-Marie Lehn a reçu le Prix Nobel de chimie pour sa contribution significative à la synthèse de molécules biologiquement actives par l'utilisation de catalyseurs organiques. Il a également reçu plusieurs autres distinctions et récompenses, notamment le Grand Prix de Chimie de l'Académie française en 1974, la Médaille de l'Ordre national du Mérite en 1982, la Médaille d'or du CNRS en 1986, et la Médaille Davy de la Royal Society en 1993.
Jean-Marie Lehn est décédé le 5 février 2020 à Aix-en-Provence. Sa carrière scientifique a eu un grand impact sur la chimie moléculaire et les domaines connexes, avec de nombreuses applications pratiques dans l'industrie pharmaceutique et la synthèse de matériaux avancés.