Во время немецкой оккупации Станислав Лем работал помощником механика и сварщиком в гаражах германской фирмы, занимавшейся переработкой сырья. В 1944, когда Советская армия повторно пришла во Львов, Лем продолжил обучение в медицинском институте. В 1946 Львов перестал принадлежать Польше, и Станислав, в рамках акции репатриации, переехал в Краков, где так же стал изучать медицину. В 1948 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 Лем работал младшим ассистентом в Konwersatorium Naukoznawczym.

С 1946 начал печататься. Первый роман Лема «Человек с Марса» (Czlowiek z Marsa) был напечатан в еженедельном журнале «Nowy Swiat Przygod». В 1951 была напечатана первая научно-фантастическая книга Станислава Лема — «Астронавты» (Astronauci). В 1953 Лем женился на докторе Барбаре Лесняк. «…Я познакомился с ней, кажется, в 1950-ом, и после 2-х или 3-х лет осады, она приняла мое предложение. У нас тогда еще не было собственного жилья: я ютился в крошечной комнатке, стены которой были покрыты плесенью, супруга же, собираясь закончить медицинское образование, жила со своей сестрой на улице Сарего…» («Станислав Лем о себе»). Ездил в Восточную Германию, в Прагу, в Советский Союз. В 1982, после ввода военного положения в Польше, Станислав Лем покинул родину. В 1983 переехал в Вену. В 1988 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 Американское Сообщество Научных Фантастов (Science Fiction Writers of America) признало литературные достижения Станислава Лема, однако в рядах этого Сообщества Лем пробыл довольно не долго: 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». Станислав Лем — член Польской Ассоциации Писателей и Polish Pen-Club, почетный доктор Вроцлавского политехнического института, член PAU (Polska Akademia Umiejetnosci; 1994), лауреат многих национальных и зарубежных премий, в том числе Государственной премии ПНР (Polish state prizes; 1976), Государственной премии Австрии (Austrian State Prize for the European Culture; 1986), лауреат премии Франца Кафки, Кавалер Ордена Белого Орла (The Medal of the White Eagle; 1996), обладатель нескольких ученых степеней (Warsaw Polytechnic, Opole University, University of Lvov, Jagiellonian University). С 2000 года Станислав Лем является членом комитета «Польша 2000», действующего под протекторатом Польской Академии Наук.