Về tiểu sử Lê Quý Đôn, hiện có khá nhiều sách ghi chép, nhưng đầy đủ và chi tiết nhất phải kể đến *Công bộ Thượng thư Lê tướng công niên phổ* (gọi tắt Niên phổ) do Vô danh thị chép trong *Nhân vật chí*, bản chép tay chữ Hán do Thư viện Viện Viễn Đông Bác Cổ sưu tầm và lưu giữ, số ký hiệu A.573, và *Thái phó Dĩnh Quận Văn Trung Lê tướng công bi minh* (gọi tắt Bi minh) do chắt ngoại của Lê Quý Đôn là Công bộ Hữu Tham tri kiêm Sử quán Toản tu Phạm Chi Hương soạn ngày 20 tháng 8 năm Tự Đức thứ 12 (1859), tài liệu chép trong bản chép tay chữ Hán *Đại gia thi văn tập*, do Thư viện Quốc gia Hà Nội điển tàng, số ký hiệu R.1717. Kết hợp hai tài liệu, một Niên phổ (Tiểu sử), một Bi minh (Văn khắc trên bia ở nhà tưởng niệm) và một số tài liệu khác, có thể đem tiểu sử Lê Quý Đôn trình bày tóm lược như sau:
Lê Quý Đôn thuở nhỏ tên là Lê Danh Phương, tự Doãn Hậu, hiệu Quế Đường, người xã Diên Hà, huyện Diên Hà, phủ Tiên Hưng, trấn Sơn Nam Hạ, nay là thôn Phú Hiếu, xã Độc Lập, huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình. Niên phổ cho biết, tổ tiên Lê Quý Đôn vốn họ Lý, người huyện Đông Ngạn, nhưng không nói rõ nguyên do tại sao chuyển đổi sang họ Lê và quá trình di cư từ Đông Ngạn đến Diên Hà.
Lê Quý Đôn sinh vào giờ Đinh Hợi ngày mùng 5 tháng 7 năm Bính Ngọ, tức năm Bảo Thái thứ bảy đời Lê Dụ Tông (2/8/1726). Ông được sinh ra và trưởng thành trong một gia đình giàu truyền thống khoa bảng. Ông nội là Lê Phúc Lý, con trai của Lê Phúc Thiện, thuở nhỏ thông minh, từng thi đậu Sinh đồ, sau tập ấm, được tặng chức Binh bộ Hữu thị lang. Cha là Tiến sĩ Lê Trọng Thứ, tức Lê Phú Thứ, từng kinh qua các chức Hình bộ Tả thị lang, Công bộ Tả thị lang, Hình bộ Thượng thư, tước Diễn Phái hầu. Mẹ là con gái thứ ba của Tiến sĩ Hoàng Phái hầu Trương Minh Lương.
Về ngày sinh của Lê Quý Đôn, sử sách lưu truyền khá nhiều thuyết ly kỳ. Niên phổ chép rằng, mẹ ông – Trương phu nhân – khi đi lễ chùa Quang Thừa, đất Kim Bảng, từng nằm mộng thấy có người đem tặng kỳ lân. Đến khi sắp sinh ông, lại mộng thấy trước kiệu của mình treo quạt lông vũ, đồng thời thấy một viên quan tháp tùng hầu hạ hết sức chu đáo. Đoàn tùy tùng cứ thế đi về đến tận cửa nhà, bà vào nhà sau đó sinh ra ông. Thuyết này quá ư ly kỳ, không thể tin thật, có lẽ là phụ họa của hậu thế.
Từ nhỏ ở nhà học cùng cha, Lê Quý Đôn đã có tiếng thông minh ham học. Niên phổ chép rằng: Năm hai tuổi, ông đã phân biệt rõ hai chữ “hữu” (có) “vô” (không), dù hỏi trăm lần đều trả lời không sai. Bốn tuổi học Đường thư, thấy thúc tổ viết chữ đẹp, ông cũng bắt chước viết theo. Năm năm tuổi học Thi kinh, chữ nào nghi chỉ cần giảng một lần là nhớ. Ngày ngày ông đọc các sách như Tả truyện, Quốc ngữ, Chiến Quốc sách, Văn tuyển… Sáu tuổi biết làm thơ viết văn. Bảy tuổi chuyên tâm học sử. Tám tuổi biết viết phú và làm sách luận. Mười tuổi thông các thể ca hành, luận, biện, thư, hịch. Mười một tuổi đọc Tống sử, Nguyên sử, mỗi ngày 80–90 trang; học Dịch kinh đến mức đọc thông phần Cương lĩnh và Đồ thuyết. Năm 14 tuổi, ông đọc làu tứ thư ngũ kinh và sách bách gia chư tử. Văn ông viết một mạch, không cần khởi thảo. Năm 15 tuổi theo cha đến Kinh sư, từ đó học càng tiến bộ.
Năm 17 tuổi, thi huyện đều đỗ ưu. Năm 18 tuổi, ông thi Hương trường Sơn Nam, đỗ Giải nguyên, đổi tên thành Quý Đôn vì trùng với tên Nguyễn Danh Phương. Sau khi đỗ đầu Sơn Nam, ông vào Kinh thi Hội các khoa 1743, 1746, 1748 nhưng đều hỏng. Thời gian này ông viết sách và dạy học, tiếng tăm vang xa. Tháng 2 năm Nhâm Thân (1752), 27 tuổi, ông lại thi Hội: kinh nghĩa và văn tứ lục hạng nhì, phú hạng bảy, văn sách hạng nhất. Thi Đình đỗ Bảng nhãn.
Tài năng đã nổi tiếng lâu, nay lại đỗ cao, ông được bổ giữ nhiều chức vụ quan trọng: Năm 1753: Hàn lâm viện Thị thư, Đề điệu trường Sơn Tây. Năm 1754: được lệnh tu soạn quốc sử (Tục biên, 12 quyển). Năm 1756: nhậm Thị giảng cho Hoàng đế. Năm 1757: thăng Hàn lâm viện Thị giảng. Năm 1758: được cử làm Phó sứ sang Trung Quốc nhưng chưa đi.
Ông xin được đi sứ để mở mang kiến thức, vua chấp thuận. Mùa xuân 1760, ông nhận mệnh đi sứ, được phong Dĩnh Thành bá. Mùa xuân 1762 về nước, thăng Hàn lâm viện Thừa chỉ. Từ 1763 đến 1764, ông dâng nhiều kế sách cải cách quan trọng, được chấp thuận. Từ năm 1765, ông cáo bệnh về quê, chuyên giảng dạy và viết sách.
Năm 1767, Trịnh Sâm lên ngôi Chúa, lại vời ông ra giúp nước. Ông giữ nhiều chức vụ quan trọng trong bộ máy chính quyền, có cơ hội thi triển tài năng chính trị. Từ đây con đường làm quan hanh thông: 1769: Hàn lâm viện Thừa chỉ. 1770: Phó Đô ngự sử; cuối năm thăng Công bộ Hữu tham tri; cuối năm lại thăng Lại bộ Hữu tham tri. 1771–1773: giữ nhiều chức vụ trọng yếu, cả cha và con đều tham dự chính quyền. 1774–1776: lưu thủ Thăng Long; thăng Hộ bộ Tả thị lang, kiêm Quốc sử Tổng tài; nhậm Hiệp trấn Thuận Quảng. 1778: Hữu hiệu điểm quyền phủ sự, cải tước Nghĩa Phái hầu. 1781–1783: Tổng tài Quốc sử quán; Hiệp trấn Nghệ An; rồi Đô ngự sử. 1784: thăng Công bộ Thượng thư.
Ngày 14 tháng 4 năm Cảnh Hưng 45 (1/6/1784), Lê Quý Đôn mất tại quê mẹ, hưởng thọ 59 tuổi. Hoàng đế ngưng thiết triều ba ngày, tặng Thiếu bảo, ban tên thụy Văn Trung.
Phu nhân họ Lê, con Thái tử Thái phó Đặng Hữu Kiều. Ông sinh sáu người con.
(Nguyễn Thị Thiêm (2012), Lê Quý Đôn và giá trị học thuật của Lê triều thông sử, Luận văn thạc sĩ khoa học lịch sử, Trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn - ĐHQG TP.HCM, tr. 14-23)