לי נולד בבלגרביה, וסטמינסטר שבאנגליה לרוזנת אסטל מארי וללויטננט קולונל ג'פרי טרולופ לי, קצין בצבא הבריטי. משפחתו נוצרית.
הוריו של לי התגרשו כאשר היה צעיר, בעקבות זאת עבר לי לגור ביחד עם אמו ואחותו בשווייץ, שם החל ללמוד משחק באקדמיה מקומית בכפר וונגן שבמרכז המדינה.
בתחילה החל להופיע במחזות מקומיים ובהם גם בהצגה המפורסמת "עוץ לי גוץ לי". לי ומשפחתו חזרו לאנגליה והשתקעו בלונדון, שם למד לי בבית ספר פרטי מקומי "וואגנר". אמו של לי התחתנה בשנית עם בנקאי מקומי בשם הארקורט רוז, דודו של איאן פלמינג, מחבר ויוצר סדרת ספרי "ג'יימס בונד". לי למד ב"מכללת וולינגטון" בברקשייר שם קיבל תואר בלימודים קלאסיים.
לי החל לבסס את מעמדו כשחקן בריטי מן השורה בשנות ה-50 כשהשתתף במספר רב של סרטי מלחמה ומופת בריטיים, הבולט שבהם היה דרמת המוזיקה הביוגרפית זוכת שני פרסי האוסקר של ג'ון יוסטון "מולן רוז'", בסרט גילם לי את דמותו של הציירז'ורז' סרה.
סרט נוסף שהעלה את מעמדו של לי היה בשנת 1958 "דרקולה", בו גילם לי את הדמות הראשית של הרוזן דרקולה. בשנות ה-60 הופיע לי בתור הרוזן דרקולה בשני סרטים נוספים "דרקולה: נסיך האופל" ,"דרקולה קם מקברו", כו כן גילם את דמותו של המיסטיקן הרוסי גריגורי רספוטין בסרט "רספוטין, הנזיר המשוגע".
בתחילת ואמצע שנות ה-70 החל לי לבסס את מעמדו כשחקן מהשורה הראשונה בקולנוע הבריטי כשרשם הופעות מוצלחות ביותר בין היתר: באחד מהסרטים הבריטיים הטובים בכל הזמנים "איש הקש" בו גילם לי את דמותו של לורד סאמראייל, בנוסף רשם לי הופעה בתפקיד ראשי בסרט ה-9 והמרשים בסדרת סרטי ג'יימס בונד, "האיש בעל אקדח הזהב". כמו כן הופיע לי בתור דמותו הידועה של הרוזן דרקולה בשבעה סרטים נוספים כשהבולטים שבהם היו "דרקולה אל עבר 1972", "הטקסים השטניים של דרקולה", "הצלקת של דרקולה" ו"לטעום את דמו של דרקולה". דמות ידועה נוספת אותה גילם לי הייתה הרוזן דה רוקפורט בשני סרטיו של ריצ'רד לסטר המבוססים על רומן ההרפתקאות הספרותי של אלכסנדר דיומא האב "שלושת המוסקטרים". בסוף שנות ה-70 השתתף לי בסרט האסונות מועמד שני פרסי אוסקר "שדה תעופה 77" ובקומדיית המלחמה מועמדת 3 פרסי האוסקר של סטיבן ספילברג "1941".
בשנת 2001 זכה לי בן ה-79 לגלם את תפקידו הגדול ביותר עד כה בהוליווד בסרט הפנטזיה "שר הטבעות: אחוות הטבעת", כשלוהק על ידי פיטר ג'קסון לתפקיד הספרותי של סארומן הלבן, אל חזק שבא מארץ האלים, על תפקידו קיבל לי מועמדות לפרס ה-MTV בקטגוריית הנבל הטוב ביותר, בנוסף קיבל לי מועמדות נוספת לפרס בקטגוריית הקרב הטוב ביותר עם איאן מקלן.
ב-2003 חזר לי לגלם בפעם השלישית והאחרונה את דמותו של סארומן הלבן בחלק השלישי המרשים והמכניס ביותר מבין שלושת הסרטים, "שר הטבעות: שיבת המלך" שזכה בלא פחות מ-11 פרסי אוסקר הכוללים את הסרט והבמאי הטוב ביותר, הסרט הכניס למעלה ממיליארד דולרים ברחבי העולם ונחשב לסרט עם היקף ההכנסות הגבוה בהיסטוריה אחרי הסרטים "אווטאר" ו"טיטאניק".
לאחר מכן הופיע לי בתפקיד קטן בפנטזיית ההרפתקאות "מצפן הזהב" בכיכובם של ניקול קידמן ודניאל קרייג ודיבב בסרט האנימציה "מלחמת הכוכבים: מלחמת המשובטים" המבוסס על סדרת הסרטים המפורסמת.