Haar moeder was ook al een actrice, de in een buitenwijk van Boston geboren Lee Remick zelf volgde een opleiding in privéscholen én aan het Barnard College in New York nadat haar gescheiden moeder haar op 7-jarige leeftijd naar de grootstad had gebracht. Daar acteerde ze niet alleen aan het Barnard College maar ook aan de fameuze Actor's Studio. Ze werkte een tijd als fotomodel en volgde een opleiding ballet en moderne dans waarna ze in de zomermaanden aan de slag kon in repertoiregezelschappen. Broadway was een volgende stap, we schrijven 1953 als ze te zien is in het stuk Be Your Age.  Er volgde ook werk voor televisie. Ze debuteerde op 21-jarige leeftijd als de sexy majorette die haar zinnen op de tv-beroemdheid Lonesome Rhodes heeft gezet in A Face in the Crowd van Elia Kazan.

Misschien herinner je je Lee Remick nog als de met haar haar schuddende vitale verleidster uit het Zuiden van de Verenigde Staten in de rechtszaal van Anatomy of a Murder waar ze verscheen als vermeend slachtoffer van een verkrachting. Niet zelden waren haar mannelijke tegenspelers eigenlijk haar slachtoffer, vraag het maar aan Robin Ellis bijvoorbeeld die haar volop bewonderde in The Europeans. Haar meest gekende rol was ongetwijfeld die van de alcoholverslaafde echtgenote van Jack Lemmon in Days of Wine and Roses, een vrouw die een zware tol moet betalen voor haar verslaving. Ook haar rol in The Omen en die als de vrouw van Anthony Franciosa én de schoondochter van Orson Welles in The Long Hot Summer (1958) verdienen een vermelding hier.

In 1957 trouwde ze met televisie-regisseur en -producent William Colleran, het paar kreeg één kind, een dochter met de naam Katherine. In 1968 scheidde Lee Remick.
In 1970 hertrouwde ze met William Rory ‘Kip’ Gowens waarna ze tijdelijk verhuisde naar Engeland en er te zien was in een aantal films. In de televisiekostuumserie Jennie, Lady Randolph Chrurchill vertolkte ze op overtuigende wijze de rol van de moeder van Winston Churchill.

Lee Remick kwam ook tot haar recht in komedies als A Severed Head en Loot, twee films uit 1970.

In de jaren ’80 leek haar filmcarrière tot stilstand te komen en was ze enkel nog te zien in televisiefilms en -miniseries
In 1988 richtte ze samen met James Garner en Peter Duchow een filmproductiebedrijf op.

Lee Remick stierf aan de gevolgen van nier- en longkanker, ze overleed op 2 juli 1991 omstreeks kwart over vijf 's middags bij haar thuis in Brentwood (570 North Bundy Drive). Ze werd gecremeerd in het Westwood Memorial Park.