Lea Tormis ging in Tallinn zur Schule und studierte von 1951 bis 1956 am Lunatscharski-Institut in Moskau. Anschließend war sie im Fernstudium Aspirantin am selben Institut, das sie 1963 mit einer Kandidatenarbeit über das estnische Ballett abschloss.[1] Danach arbeitete sie bis 1992 auf verschiedenen wissenschaftlichen Positionen am Historischen Institut der Estnischen Akademie der Wissenschaften im Bereich der Theatergeschichte. Im Anschluss war sie Dozentin und ab 1996 Professorin an der Estnischen Musik- und Theaterakademie.[2]
Lea Tormis ist die Tochter des Schriftstellers Paul Rummo und somit die Schwester des Dichters und Politikers Paul-Eerik Rummo. Sie war verheiratet mit dem Komponisten Veljo Tormis.