S. Lema beletristikas mantojumu veido galvenokārt zinātniskās fantastikas romāni un stāsti; viņš rakstīja arī reālistiskus darbus, dzeju un eksperimentālu prozu. S. Lems ir arī filozofiski futuroloģisku un literatūrkritisku eseju, kā arī daudzu feļetonu autors. Gan beletristikas tekstos, gan esejās viņš pievērsās kosmosa ceļojumu tēmai, atainojot kontaktus ar svešām civilizācijām, mākslīgā intelekta uzbūves priekšnoteikumus un sekas, homo sapiens sugas paredzamās evolūcijas iespējas, kā arī zinātnes un tehnikas attīstības iespaidu uz kultūru. S. Lems skāra arī ētikas problemātiku un pētīja cilvēka tieksmi uz ļaunumu. Viņam pieder tēze par tehnoloģisko determinismu; no tās izriet, ka tehnikas attīstību, no vienas puses, nevar paredzēt un ieplānot, bet, no otras, tā nosaka civilizācijas un kultūras virzienu. S. Lems ir viszināmākais un lasītākais poļu rakstnieks: kopējais poļu un ārzemju izdevumu skaits sasniedz tūkstoti, darbi tulkoti vairāk nekā 40 valodās. S. Lema slavenākais romāns “Solāris” (Solaris, 1961) piedzīvojis divas ekranizācijas.

S. Lems bija vienīgais dēls Samuēla Lema (Samuel Lem) un Sabīnes (Sabina), Volleru (Woller) dzimtas pārstāves, ģimenē. Abi vecāki bija ebreji. Tēvs – aizrautīgs Ļvovas laringologs – bija asimilācijas piekritējs un uzskatīja sevi par poli (viņš nomainīja sava uzvārda Lehm rakstību uz Lem vēl pirms dēla piedzimšanas). Ģimenes finansiālā situācija pirms Otrā pasaules kara sākuma bija ļoti laba: 30. gadu beigās Lemiem piederēja īres nams Ļvovas centrā. S. Lems mācījās ģimnāzijā ar paplašinātu vācu valodas programmu, skolu absolvēja 1939. gadā.

Sākoties karam, Ļvova līdz ar pārējo pirmskara Polijas austrumdaļu tika anektēta un pēc Molotova–Ribentropa pakta iekļauta Padomju Sociālistisko Republiku Savienības (PSRS) sastāvā. Tēva profesijas dēļ padomju okupanti ar Lema ģimeni apgājās salīdzinoši saudzīgi. S. Lems nevarēja sākt studijas politehnikumā, par ko bija sapņojis, bet kļuva par Jana Kazimeža Universitātes (Uniwersytetu Jana Kazimierza) Medicīnas fakultātes studentu.

Kad 1941. gada jūnija beigās Ļvovu ieņēma hitleriskās Vācijas spēki, strauji pasliktinājās pilsētas ebreju situācija. Lielāko daļu no Ļvovas ebrejiem trīs nākamo gadu laikā nogalināja, izglābās – pēc dažādām aplēsēm – tikai 200 līdz 800 cilvēku. Izglābto pulkā bija arī S. Lems un abi viņa vecāki. Kara pārdzīvojumi, kā norāda biogrāfi, veido būtisku, taču ne acīmredzamu rakstnieka radošās pasaules daļu, un tiem ir īpaša nozīme viņa zinātniski fantastiskās prozas ievirzē un specifikā.

1945. gada vasarā S. Lems ar vecākiem pārvācās uz Krakovu, kur nodzīvoja līdz mūža beigām; Krakovā S. Lems turpināja medicīnas studijas, tomēr tās nepabeidza, jo nolēma izvēlēties rakstnieka karjeru. No Ļvovas rakstnieks atveda savu pirmo zinātniskās fantastikas romānu “Cilvēks no Marsa” (Człowiek z Marsa, 1946) un pirmo zinātnisko eseju “Smadzeņu darbības teorija” (Teorią pracy mózgu). Šī eseja, lai arī tai nebija lielas vērtības pašai par sevi, kļuva par iemeslu S. Lema sadarbībai ar Mečislavu Hojnovski (Mieczysław Choynowski), kurš mēģināja atdzīvināt zinātnisko apriti pēckara Krakovā un izveidoja Zinātniski pētniecisko konservatoriju (Konwersatorium Naukoznawcze). Tieši darbošanās konservatorijā attīstīja rakstnieka pētniecisko aizrautību, un, tai pateicoties, S. Lems ļoti labi orientējās vairākās zinātnes jomās. Kompetences humanitārajās zinātnēs S. Lems savukārt veidoja, kontaktēdamies ar Ježiju Turoviču (Jerzym Turowiczem) un viņa vadīto katoliskā žurnāla Tygodnik Powszechny redakciju – vienīgo nekomunistisko izdevumu, kurš oficiāli iznāca Polijas Tautas Republikā. Saikni ar šo žurnālu S. Lems uzturēja līdz pat mūža galam: pēdējais teksts, ko S. Lems publicēja, ir feļetons 2006. gada 9. februāra Tygodnik Powszechny numurā.

Lai arī autoru saista galvenokārt ar zinātniskās fantastikas darbiem, S. Lema pirmais lielais darbs bija 1948. gadā izdotā grāmata “Pārtapšanas slimnīca” (Szpital Przemienienia) – reālistisks romāns, kura darbība risinās vācu okupācijas laika sākumā garīgi slimu cilvēku klīnikā. Slimnīcas likvidācija un tās pacientu nogalināšana ir nolasāma alegorija par holokaustu, kam S. Lems bija aculiecinieks un tikai par mata tiesu nekļuva par upuri. Cenzūra ilgi nepieļāva šī darba publicēšanu, un tas – kā pirmā daļa triloģijā “Nezudušais laiks” (Czas nieutracony) – nāca klajā tikai 1955. gadā.

S. Lema pirmais ievērojamais zinātniskās fantastikas romāns bija 1958. gadā izdotā “Ēdene” (Eden). Tajā attēlots starpzvaigžņu ekspedīcijas liktenis; kosmiska negadījuma rezultātā tiek atklāta tehniski attīstīta ārpuszemes civilizācija, kas organizēta kā totalitāra un noziedzīga valsts. Šis darbs, kurā atveidota apspiedošu sistēmu veidošana uz citām planētām, tādējādi atklājot dzīvi komunistiskā bloka valstīs caur distopisku nākotnes vīziju prizmu, aizsācis alūziju virzienu fantastikā.

Pazīstamākais S. Lema romāns “Solāris” izdots 1961. gadā (latviešu valodā “Solāris”, 1970). Tajā vēstīts par pētniecisko staciju, kuras mērķis ir analizēt un nodibināt kontaktu ar domājošu okeānu, kas sedz planētu Solāris, un par stacijas apkalpes likteņiem. Par spīti visiem pūliņiem, ko, domājams, pieliek abas puses, kontaktu tomēr neizdodas izveidot, jo prāta struktūras ir pārāk atšķirīgas. Kosmiskās stacijas iedzīvotāji toties tiek konfrontēti ar savu visslēptāko fantāziju un traumatiskāko atmiņu miesiskām reprezentācijām. Romāns daļēji ir arī solāristikas vēsture – tas ir fiktīvs zinātnes atzars, kura ietvaros tiek veikti domājošā okeāna pētījumi un radītas jaunas teorijas par to.

Cits ievērojams S. Lema romāns, kurā attēloti pūliņi sazināties ar ārpuszemes civilizāciju, ir “Kunga balss” (Głos Pana; latviešu valodā “Balss no debesīm”, 1975). Romāns publicēts 1968. gadā; tajā ir šķietami maz notikumu, teksts atveido neizdevušos kosmosa signāla atšifrēšanas projektu. Darbā ietverta refleksija par cilvēka dabu un tās tiecību uz ļaunumu.

Savā pēdējā romānā “Fiasko” (Fiasku), kas izdots 1986. gadā vācu valodā un 1987. gadā poļu valodā, rakstnieks vēlreiz atgriežas pie tēmas par kontaktiem ar ārpuszemes civilizāciju. Cilvēces mēģinājumi aizsūtīt misiju uz attālu planētu beidzas ar sakāvi, jo attiecības, kas nodibinātas ar svešajiem, tomēr risinās pēc konflikta loģikas, un Zemes iedzīvotāji, kuru pusē ir tehnoloģiskais pārsvars, galu galā izšķiras par militāru agresiju.

Lasītāji S. Lema daiļrades klāstā īpaši iecienījuši arī stāstu krājumus. 1968. gadā iznākušie “Stāsti par pilotu Pirksu” (Opowieści o pilicie Pirxie) ir par vienu galveno varoni – astronautu, kosmosa kuģu pilotu –, un tos visus vieno spriedze un eksistenciāls smagums. “Zvaigžņu dienasgrāmatas” (Dzienniki gwiazdowe, 1957), “Pasakas par robotiem” (Bajki robotów, 1964) un “Kiberiāda” (Cyberiada, 1965) savukārt ir groteska rakstura darbi, kuros autors virtuozi aizrāvies ar vārddarināšanas mākslu. Un tomēr arī šie krājumi neiztiek bez dziļākas refleksijas par civilizācijas attīstību, sabiedrisko utopiju īstenošanas mēģinājumiem, kā arī par reliģijas nākotni. “Zvaigžņu dienasgrāmatu” galvenais varonis un narators Ijons Klusais ir arī dažu citu S. Lema darbu varonis – viņš parādās stāstā “Vietskats” (Wizji lokalnej, 1982) un “Futuroloģijas kongress” (Kongresu futurologicznego, 1972). Pēdējā minētajā Ijons Klusais, būdams ķīmisku vielu varā, pieredz halucināciju sēriju, tostarp ierauga nākotnes pasauli, kurā īpašas ķīmiskas vielas liedz ļaudīm saskatīt cilvēces traģisko stāvokli. Lai arī daiļdarba forma ir groteska, tajā uzdoti nopietni epistemoloģiski jautājumi: kā varam pārliecināties, ka maņas mūs neviļ, un vai mums vispār jātiecas izzināt patiesību.

Būtisku S. Lema radošā mantojuma daļu veido četras apjomīgas esejas: “Dialogi” (Dialogi, 1957), Summa technologiae (1964), “Nejaušības filozofija” (Filozofia przypadku, 1968) un “Fantastika un futuroloģija” (Fantastyka i futurologia, 1970).

Pirmā no minētajām esejām ir mēģinājums likt lietā kibernētiku prāta, apziņas un sabiedriskās organizācijas jautājumu risināšanā. Tā kā kibernētika nepiepildīja cerības, kas ar to tika saistītas 20. gs. 50. gados, atsevišķas šī S. Lema darba daļas tobrīd zaudēja aktualitāti. Taču darba pēdējās daļās S. Lems trāpīgi kritizē ideoloģijā balstītas valsts pārvaldes prakses (precīzāk: Austrumu bloka komunistisko valstu pārvaldi). Vairākas autora idejas par iespējām pārnest apziņu no smadzenēm uz tehniku, kā arī individuālās identitātes jēdziena izvērsumi aizvien ir aktuāli un apsteidz vēlākos šo problēmu risinājumus filozofijā, ko piedāvājuši, piemēram, Dereks Pārfits (Derek Parfit) un Daniels Denets (Daniel Dennett).

Summa technologiae ir veltīta zinātnes un tehnikas attīstības apvāršņiem. S. Lems šajā darbā paredzēja gan virtuālās realitātes rašanos (rakstnieks to sauc par fantomātiku), gan arī iezīmēja scenārijus tehnoloģiju atbalstītai cilvēksugas paševolūcijai desmit gadus pirms transhumānisma kustības rašanās Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV).

“Nejaušības filozofija” ir daudzdaļīga literatūrai un kultūrai veltīta eseja, kurā rakstnieks polemizē ar citiem domātājiem mākslas filozofijā (Romans Ingardens, Roman Ingarden), kultūrā (Klods Levi-Stross, Claude Levi-Strauss) un reliģijā (Lešeks Kolakovskis, Leszek Kołakowski).

Darbā “Fantastika un futuroloģija” savukārt S. Lems formulēja ambiciozu zinātniskās fantastikas programmu, akcentējot šo žanru kā civilizācijai neizmērojami svarīgu prognostisko darbību kopumu. Viņš arī konstatēja, ka reālā science fiction, ko rada galvenokārt amerikāņu rakstnieki, tobrīd šo lomu neieņem – galvenokārt autoru nepietiekamo zinātnisko kompetenču dēļ. Esejā S. Lems velta kritiskus vārdus futuroloģijai un pamato, kādēļ tai nav izredžu kļūt par zinātni.

Daudzi S. Lema 70. un 80. gadu teksti faktiski funkcionē starp esejistiku un daiļliteratūru. Tie ir domāšanas un literatūras eksperimenti. Starp tādiem ierindojami, piemēram, krājumi “Ideālā aiza” (Doskonała próżnia, 1971) un “Iztēlotais diženums” (Wielkość urojona, 1973), kurā apkopotas recenzijas un ievadi neeksistējošām grāmatām, kā arī teksts “Provokācija” (Prowokacja, 1980), kas ir izdomāta vācu antropologa fiktīvas monogrāfijas plašs kopsavilkums, kurā vēstītājs mēģina atklāt hitlerisma avotus kultūrā. Šai darbu grupai pieder arī “Golems XIV” (Golem XIV, 1981), kas reizumis pozicionēts kā stāstu krājums un kurā ievērojamu daļu veido šādā vārdā nosaukta superdatora, par cilvēku pārāka mākslīgā intelekta, lekcijas. Darba galēji fragmentārais sižets rosina apsvērt homo sapiens evolūciju un nākotni, kā arī hipotētisko saprāta noslāņošanos un tā lomu kosmosā.

S. Lemu mēdz dēvēt par ievērojamāko zinātniskās fantastikas žanra autoru. Viņš tiek uzskatīts arī par vienu no nozīmīgākajiem 20. gs. poļu rakstniekiem. S. Lema intelektuālais mantojums, ko veido oriģinālā literatūras teorija, kultūras, prāta, zinātnes, mākslīgā intelekta filozofija, ētikas un sabiedriski politiskie pārspriedumi, kā arī futuroloģiskās refleksijas, aizvien paliek viņa literārā veikuma ēnā, kaut gan, piemēram, pēc poļu filozofa Pāvela Okolovska (Paweł Okołowski) domām, “Solāris” autoru pienāktos uzlūkot pirmkārt kā domātāju.

S. Lems ir vairāku Polijas ordeņu kavalieris, kā arī daudzu Polijas un ārvalstu literāro balvu laureāts. Daudzkārt minēts kā iespējams pretendents Nobela prēmijai literatūra; to S. Lems tomēr nav saņēmis. S. Lems kļuvis par goda doktoru četrās universitātēs, un viņa vārdā nosauktas ielas Varšavā, Gdaņskā un Krakovā. S. Lema uzvārds piešķirts arī poļu mākslīgajam zinātniskajam satelītam, kas nosūtīts kosmosā 2013. gadā, kā arī asteroīdam nr. 3836.

• Der schweigende Stern – 1960. gadā, Vācijas Demokrātiskā Republika/Polija, režisors Kurts Mecigs (Kurt Maetzig), pēc romāna “Astronauti” (Astronauci, 1951) motīviem.
• Ikarie XB 1 – 1963. gadā,  Čehoslovākija, režisors Jindržihs Polāks (Jindřich Polák), pēc romāna “Magelāna mākonis” (Obłok Magellana, 1955) motīviem. 
• Солярис – 1972. gadā, PSRS, režisors Andrejs Tarkovskis (Андрей Арсеньевич Тарковский), pēc romāna “Solāris” motīviem.
• Test pilota Pirxa – 1978. gadā, Polija/PSRS, režisors Mareks Pestraks (Marek Piestrak), pēc stāsta “Pētījums” (Rozprawa) no grāmatas “Stāsti par Pilotu Pirksu”.
• Szpital Przemienienia – 1979. gadā, Polija, režisors Edvards Žebrovskis (Edward Żebrowski), pēc romāna “Pārtapšanas slimnīca” motīviem.
• Solaris – 2000. gadā, ASV, režisors Stīvens Soderbergs (Steven Soderbergh), pēc romāna “Solāris” motīviem.
• The Congress – 2013. gadā, ASV/Polija/Beļģija/Francija/Vācija/Izraēla/Luksemburga, režisors Ari Folmans (Ari Folman), pēc darba “Futuroloģijas kongress” motīviem.
• His Master's Voice – 2018. gadā, ASV/Kanāda/Francija/Zviedrija/Ungārija, režisors Ģerģs Palfi (György Pálfi), pēc romāna “Kunga balss” motīviem.

• Śledztwo – 1997. gadā, “Televīzijas Teātris” (Teatr Telewizji, Varšava), režisors Valdemars Kšisteks (Waldemar Krzystek), romāna “Izmeklēšana” (Śledztwo, 1959) iestudējums.
• Dzienniki gwiazdowe Ijona Tichego – 2017. gadā, “Groteskas Teātris” (Teatr Groteska, Krakova), režisors Adolfs Veltšeks (Adolf Weltschek), stāstu krājuma “Zvaigžņu dienasgrāmatas” iestudējums.
• Solaris – 2020. gadā, “Tautas Teātris” (Teatr Ludowy, Krakova), režisors Marcins Vežhovskis (Marcin Wierzchowski), romāna “Solāris” iestudējums.
• The 7th Voyage of Egon Tichy – 2020. gadā, “Teātris karantīnā” (Theater in Quarantine, Ņujorka), režisors Džonatans Levins (Jonathan Levin), stāsta “Septītais ceļojums” (Podróż siódma) iestudējums no krājuma “Zvaigžņu dienasgrāmatas”.

• The Seventh Voyage, ilustrējis Džons Muts (Jon J Muth), 2019. gadā, pamatā stāsts “Septītais ceļojums” no krājuma „Zvaigžņu dienasgrāmatas”.
• Niezwyciężony, ilustrējis Rafals Mikolajčiks (Rafał Mikołajczyk), Varšava, 2019. gadā, pamatā romāns “Neuzvaramais” (Niezwyciężony).