Danh ca Lệ Thu là một trong những nữ ca sĩ nổi danh trước năm 1975 và được đông đảo khán thính giả yêu thích. Tiếng hát của cô tuy không gắn liền với một nhạc sĩ nào, nhưng cô lại là người trình bày rất thành công nhiều ca khúc của các nhạc sĩ nổi tiếng như: Phạm Duy, Cung Tiến, Đoàn Chuẩn, Trịnh Công Sơn, Phạm Đình Chương, Trường Sa,…với những nhạc phẩm tiền chiến, tình khúc nhạc vàng giai đoạn 1954-1975.
Lệ Thu sinh ngày 16 tháng 7 năm 1943 tại Hải Phòng, tên thật của cô là Bùi Thị Oanh. Bố mẹ cô sinh được tất thảy tám người con, tuy nhiên 7 người con đầu đều qua đời khi mới chỉ lên 3, do đó Lệ Thu là người con duy nhất còn lại trong gia đình. Cô may mắn được sinh ra trong một gia đình khá giả, nhưng mẹ ruột cô là người vợ thứ hai, trước mẹ cô bố cô đã có người vợ cả, và do những khó khăn, khúc mắc người vợ cả gây nên, vì thế mẹ Lệ Thu đưa cô vào Sài Gòn sinh sống khi cô mới chỉ 10 tuổi tức năm 1953.
Tại Sài Gòn, Lệ Thu theo học bậc trung học Pháp tại trường Les Lauriers, năm 1959 trong một lần dự tiệc sinh nhật của một cô bạn cùng lớp tổ chức trên sân thượng của phòng trà Bồng Lai, do sự khuyến khích của bạn bè, Lệ Thu đã bước lên sân khấu và hát bài Tà Áo Xanh (Dang dở) của nhạc sĩ Đoàn Chuẩn. Và bất ngờ thay, giọng hát của cô đã “lọt tai” ông chủ phòng trà Bồng Lai, ông ấy đã ngỏ lời muốn mời Lệ Thu đi hát. Tuy nhiên vì gia đình gia giáo và sợ mẹ không chấp nhận chuyện này nên cô đã từ chối. Nhưng ông chủ Bồng Lai đã thuyết phục cô rằng “Em có giọng hát rất hay và lạ. Không cần thức khuya đâu. Em cứ đến đây lúc 8 giờ, hát vài bài rồi 9 giờ về. Cứ nói với mẹ là đến nhà bạn thảo luận bài”, kèm theo đó ông hứa sẽ trả cho Lệ Thu một số tiền khá lớn so với hình dung của cô thời ấy.
Thế là cô bị thuyết phục, cô giấu mẹ và tối tối đi hát ở phòng trà. Nghệ danh “Lệ Thu” cũng có từ đó, khi cô được ông chủ phòng trà hỏi muốn được gọi bằng tên gì thì ngay lập tức cô bật ra “Lệ Thu” cô nói “Tôi cũng biết, chữ “lệ” mang nghĩa buồn lắm, là nước mắt, và mùa thu cũng sầu không kém. Thế nhưng “lệ” ở đây còn có nghĩa là mỹ lệ, là một mùa thu rất đẹp. Đến giờ tôi vẫn không hiểu tại sao cái tên này lại được bật lên một cách tự nhiên như thế”
Từ đó cô vừa đi học, tối tối lại đi hát. Một thời gian sau mẹ cô cũng phát hiện ra việc cô đi hát ở phòng trà nên cấm cô không được đi nữa. Bẵng đi vài hôm, không thấy Lệ Thu tới phòng trà ông chủ Bồng Lai đã tới nhà tìm cô và thuyết phục mẹ cô cho cô được tiếp tục đi hát. Ban đầu mẹ Lệ Thu không đồng ý, nhưng sau một thời gian mẹ cô theo cô tới phòng trà xem cô hát, bà mới quyết định chấp nhận cho cô theo con đường này nhưng với điều kiện bà cũng phải đi theo cô vào mỗi tối để tránh con gái đi sai đường, lạc lối.
Sau một thời gian Lệ Thu cộng tác với Bồng Lai, cô tiếp tục cộng tác với Trúc Lâm Trà Thất của nhạc sĩ Mạnh Phát và kế đó là cộng tác với vũ trường Tự Do vào năm 1962. Vào thời gian đó, Lệ Thu thường trình bày những nhạc khúc lời Anh và Pháp, nổi bật nhất là các bản như: La Vie En Rose, A Certain Smile, La Mer, Love Is A Many Splendored Thing.
Cô ca sĩ nhỏ ngày nào, bây giờ đã dần nổi tiếng và trở thành một ca sĩ quan trọng của các phòng trà, vũ trường lớn ở Sài Gòn. Giai đoạn từ năm 1968 đến năm 1971 tiếng hát Lệ Thu là một trong những yếu tố đưa khách đến với các vũ trường: Queen Bee, Tự Do và Ritz. Lệ Thu từng về cộng tác với chương trình Jo Marcel tại vũ trường Queen Bee vào năm 1968. Ngoài việc đi hát tại các tụ điểm ra, Lệ Thu còn ký giao kèo hợp tác thu thanh băng nhạc cho Jo Marcel, khởi đầu cho thời kỳ vàng son nhất trong cuộc đời đi hát của cô. Khoảng giữa năm 1969, cô cùng với chương trình Jo Marcel dời về vũ trường Ritz trên đường Trần Hưng Đạo. Đến năm 1970, Lệ Thu trở lại với vũ trường Tự Do.
Ngoài những hoạt động trên, Lệ Thu còn tham gia các chương trình ca nhạc trên các đài phát thanh Sài Gòn, đài Quân đội và Mẹ Việt Nam và thu âm cho nhiều băng nhạc khác. Cùng với Thái Thanh và Khánh Ly thì Lệ Thu là một trong những ca sĩ nổi tiếng nhất của Sài Gòn cho đến năm 1975.
Lệ Thu từng thâu đĩa 45s cho các hãng đĩa: Việt Nam, Sóng Nhạc, Sơn Ca, Tình Ca Quê Hương, Dư Âm, Nhạc Ngày Xanh, Capitols. Ngoài ra, cô còn thâu băng cho các chương trình: Shotguns, Thanh Thúy, Phạm Mạnh Cương, Diễm Ca, Nhã Ca, Thương Ca, Việt Nam, Cỏ May-Duy Khánh, Sơn Ca-Continental-Premier, Nhạc Trẻ, Song Ngọc, Siêu Âm, Bảo Thu, Anh Việt Thu, Trần Ngọc Đức, Jo Marcel, Mây Hồng.
Về hôn nhân thì Lệ Thu không được hạnh phúc trọn vẹn khi trải qua 3 cuộc hôn nhân và một mối tình đẹp, thế nhưng chẳng ai đi với cô đến cuối con đường, tất cả đều dang dở như chính ca khúc đầu tiên cô đã hát trên sân khấu và đưa cô vào con đường sự nghiệp. Trong một cuộc phỏng vấn cô từng tâm sự như sau: “ Nhiều người cho rằng, cái tên và những bài tôi hát đồng cảm với cuộc đời tôi. Tôi cũng không hiểu vì sao nó lại vận vào mình. Để đến khi gặp người mình yêu thương thật lòng thì chuyện lại dở dở dang dang. Âu lỗi cũng ở mình và ở người. Tự ái và cái tôi lớn hơn sự cảm thông thì đành lỗi duyên giai ngẫu…”
Sau sự kiện tháng 4 năm 1975, Lệ Thu vẫn quyết định ở lại Việt Nam vì mẹ mình. Cô gia nhập đoàn kịch Kim Cương và đi trình diễn. Khoảng thời gian đó chủ yếu Lệ Thu trình bày những ca khúc nhạc mới, và trong đó có một bài cô thể hiện khá thành công đó là ca khúc “ Hà Nội niềm tin và hy vọng” của nhạc sĩ Phan Ngân.
Năm 1978, Lệ Thu mở một hàng cà phê nhỏ mang tên con gái út của cô là Thu Uyển trên đường Phan Tôn, Tân Định, cùng với Thanh Lan và nhạc sĩ Lê Văn Thiện.
Tới tháng 11 năm 1979, Lệ Thu cùng con gái út vượt biển đến Pulau Bidong và đến năm 1980 thì cô sang Mỹ. Hai năm sau đó, hai người con gái lớn của Lệ Thu cũng qua hải ngoại và đoàn tụ với cô tại nam California.
Sau khi định cư tại Hoa Kỳ, Lệ Thu tiếp tục đi hát, cô tái ngộ với khán giả trong một buổi trình diễn đặc biệt do Nam Lộc tổ chức tại Beverley Hills. Năm 1981, cô thực hiện băng nhạc đầu tiên của mình ở hải ngoại tên là “Hát trên đường tử sinh”. Tiếp đó là những băng “Thu hát cho người” gồm nhiều ca khúc đã gắn liền với tên tuổi của Lệ Thu.
Cho đến ngày nay, Lệ Thu vẫn tiếp tục đi hát. Sau khi con cái trưởng thành và đã lập gia đình, cô sống một mình ở thành phố Fountain Valley.
Ngày 22 tháng 6 năm 2007, Lệ Thu được mời tham gia chương trình đêm nhạc Trịnh mang tên “Rơi lệ ru người” theo ý tưởng của Tib Hoàng, cháu gái Trịnh Công Sơn cùng các ca sĩ nổi tiếng khác như: Hồng Nhung, Quang Dũng, Cẩm Vân, Thu Minh, Nguyên Thảo và đạo diễn Phạm Hoàng Nam.
Cuối tháng 6 năm 2009, Lệ Thu đã trở lại thăm Houston sau ba năm và cùng với Bạch Hạc tổ chức đêm nhạc thính phòng theo yêu cầu của khán thính giả ái mộ tại địa phương.
Hơn thế nữa, Lệ Thu cũng góp mặt thường xuyên trong các chương trình nhạc hội của các trung tâm lớn ở hải ngoại như Trung tâm Thúy Nga và Trung tâm Asia.