Komáromban született, ahol katonakarmester apja állomásozott, de Pozsonyban, majd Sopronban töltötte gyermekkorát, 1880-tól Budapesten éltek. Bár élete nagy részét Ausztriában élte le, tizenkét éves koráig csak magyarul beszélt, és élete végéig magyar állampolgár maradt.
A rendkívül tehetséges fiút fiatal kora miatt sem a budapesti, sem a bécsi konzervatóriumba nem vették fel, ezért a prágai konzervatóriumban tanult hegedű szakon, az intézmény szabályait áthágva zeneszerzésre Antonín Dvorák oktatta.
Ekkoriban igen szerény körülmények között élt, egy ideig színházi hegedűs is volt, majd elnyert egy hangversenymesteri állást. Innen apja csábította el, akinek szólóhegedűsre volt szüksége katonazenekarában. Lehárt ez nem elégítette ki, s húszévesen sikeresen megpályázta a losonci ezred karmesteri posztját. Ezzel a hadsereg legfiatalabb karnagya lett, e minőségében végigjárta a Monarchia városait. 1891-ben egy alkalommal találkozott a valcerkirály ifjabb Johann Strauss-szal, 1894-ben egyik hangversenyén jelen volt I. Ferenc József, s barátjának mondhatta Puccinit is.
Először opera komponálásával próbálkozott, s amikor 1896-ban bemutatták Kukuska című művét, ki is lépett a katonai szolgálatból. Bécsben telepedett le, hosszú ideig a közismert Naschmarkt és a Múzeum negyed közötti kis utcában, a Theopoldgassén volt otthona. Hírnevét 1901-ben egy keringő alapozta meg: Paulina Metternich hercegnő farsangi bálján a hölgyek arannyal és ezüsttel átszőtt ruhákat viseltek, az ifjú Lehár pedig megkomponálta Arany és ezüst című keringőjét. (Nem sokkal korábban, amikor próbát kellett vezényelnie egy meghallgatáson, azzal utasították el, hogy „a jelölt egész jó klasszikus karmester lehet, de a keringőhöz nem ért”.)
1902-ben bemutatták első operettjét, a Bécsi asszonyokat, a sorban következő A drótostótot már százszor játszotta a pesti Magyar Színház. 1905-ben került színre talán legnépszerűbb alkotása, A víg özvegy. A premier kis híján kudarcba fulladt, mert a bemutatóra alig költöttek, kevés próbalehetőséget adtak, a közönség pedig nem értékelte a hagyományos bécsi stílustól elütő darabot. A víg özvegy mégis világsikert aratott, 1910-ben már négyszáz színházban 18 500 előadásban láthatta a közönség világszerte, New Yorkban 416 alkalommal játszották, s több alkalommal is megfilmesítették.
Lehár 31 operettet írt, a legtöbbnek Bécsben volt a premierje, de valamennyit rövid időn belül Budapesten is műsorra tűzték. Világsikert aratott a Luxemburg grófja, amelyet még saját tempójához képest is rekordidő, alig egy hónap alatt komponált. Ugyancsak népszerű lett a Cigányszerelem és A mosoly országa, ritkábban játsszák A három grácia, A cárevics, Paganini és Friderika című műveit. A Friderikát és A mosoly országát 1935-ben filmre vitték, az utóbbit 2018-ban mutatták be először Kínában, Káel Csaba rendezésében, a Sanghaji Opera és a Müpa közös produkciójában.
Lehár utolsó darabja a Giuditta című daljáték volt 1933-ban, ezután felhagyott a zeneszerzéssel. Érdekesség, hogy ezt a művét Bécs Nussdorf városrészében található Duna-parti otthonában írta, amely korábban A varázsfuvola szövegkönyvét jegyző Emanuel Schikanederé volt. A palota mennyezetfreskóit a Mozart-opera jelenetei ihlették, az épületben emlékszobát is kialakítottak, falán Schikaneder, Lehár és a híres tenorista, a több Lehár-operettben remeklő Richard Tauber emléktáblája is látható.
Az operett a Monarchiában és utódállamaiban a könnyű szórakoztatás alapműfaja lett, amelynek Lehár mellett több magyar nagysága is volt, mint Kálmán Imre, Jacobi Viktor, Huszka Jenő, Szirmai Albert, Ábrahám Pál. Lehár – akit Bécsben így méltattak: „a zenés színpadnak három műfaja van: opera, operett - és Lehár” – munkáit friss színpadi ötletek jellemzik, fantáziájával, technikai igényességével, humorával megújította a bécsi operett hagyományossá vált stílusát. Ostobácska történetek és egysíkú figurák helyett élő embereket állított a színpadra, s dallamos, fülbemászó melódiái ellenére olyan követelményeket támasztott a zenekarral és az énekesekkel szemben, amilyenekhez korábban nem szoktak hozzá.
1926 és 1938 között Berlinben, majd ismét Ausztriában, Bad Ischlben élt, a második világháború után Zürichbe költözött, és csak 1948. október 24-én bekövetkezett halála előtt nem sokkal tért vissza Ausztriába. Átélte mindkét világháborút, a huszadik század fordulatos történelmét, de hírnevével, befolyásával soha nem akart sem élni, sem visszaélni. Nem kérte Horthy közbenjárását, amikor az 1921-es királypuccsba belekeveredett legitimista katonatiszt testvérének le kellett szerelnie. Akkor sem keresett hatósági védelmet, amikor az 1938-as Anschluss után a Gestapo el akarta hurcolni zsidó származású feleségét, akit végül a szomszédok rejtettek el.
A Budapesti Filharmóniai Társaság 1934-ben tiszteletbeli tagjává fogadta, 1940-ben Sopron, 1948-ban Bad Ischl díszpolgárává választották, ahol egykori villája ma múzeum, nevét viseli a helyi színház, és hamvai is itt nyugszanak. 1943-ban ő vehette át az egyik utolsó Corvin-kitüntetést, a Corvin-koszorút. Nevével rendszeresen tartanak nemzetközi operett énekversenyt a műfaj népszerűsítése és új tehetségek felfedezése céljából.
A magyar operett napja 2002 óta október 24., mert 1882-ben ezen a napon született Kálmán Imre és 1948-ban ezen a napon halt meg Lehár Ferenc. Lehár művei halála után hetven évvel, 2019 elejétől váltak szabadon felhasználhatóvá. Születése évfordulóján a koronavírus-járvány miatt Bad Ischlben a nyilvánosság kizárásával rendeznek koszorúzást, a tervezett ünnepségek helyett az osztrák televízióban filmközvetítéssel emlékeznek, júliusban különbélyeget adnak ki tiszteletére.
