Né d'un père psychanaliste et d'une mère artiste, Michael Lehmann étudie les Beaux-Arts à Berkeley puis passe un diplôme de philosophie à Columbia avant de partir un temps dans une université allemande.

De retour aux Etats-Unis, Francis Ford Coppola l'engage aux studios Zoetrope de San Fransisco où il participe au tournage de Coup de coeur (1982) et d'Outsiders (1983). En 1985, il réalise deux courts métrages qui lui valent d'obtenir un contrat de réalisateur avec la New World Pictures et de passer au long métrage.

Il réalise donc son premier film en 1989, Fatal Games, une comédie noire adolescente avec Winona Ryder et Christian Slater. La comédie est d'ailleurs le genre dans lequel il se spécialise, qu'elle soit d'action (Hudson Hawk, 1991), loufoque (Airheads, 1994) ou romantique (Entre chiens et chats, 1996 et 40 jours et 40 nuits, 2002).