Nach Studium der Chemie und Doktorat bei G. Ourisson) in Straßburg und einem Forschungsjahr an der Harvard University Professor der Chemie an der Université Louis Pasteur in Straßburg. 1979 wurde er an das Collège de France, Paris, berufen. Nach ersten Arbeiten in der theoretischen Chemie erregte Lehn Aufsehen durch die Entdeckung der Kryptanden, d.h. organischer Käfigmoleküle, die in der Lage sind, Metallionen in ihrem Hohlraum spezifisch zu binden. Er eröffnete ein neues Forschungsgebiet, die supramolekulare Chemie, eine Chemie der Molekülaggregate und dessen Aufbau, spezifisch durch Selbstorganisation, wie sie auch u. a. für biologische Architekturen und Flüssigkristalle charakteristisch ist. Diese Erkenntnisse haben weitere Forschungsgebiete der Chemie, Physik und Biologie eröffnet.

1987 erhielt er den Nobelpreis für Chemie.