Bolesław Leśmian urodził się w Warszawie, w zasymilowanej rodzinie inteligencji żydowskiej. Data urodzin poety jest przedmiotem sporów. Za oficjalną uważa się 22 stycznia 1877, widniejącą w (sporządzonym po dziesięciu latach od narodzin) odpisie metryki urodzenia. Leśmian podaje w jednym ze swoich listów rok 1878, natomiast rok 1879 widnieje na jego płycie nagrobnej.
Ojciec poety, Izaak Lesman, urodzony 4 grudnia 1847 w Warszawie, wywodził się z rodziny księgarskiej i również w dorosłym życiu wykonywał ten zawód; był synem Bernarda Lesmana i wnukiem Antoniego Eisenbauma. Matka, Emma (Estera) z domu Sunderland, urodzona 11 marca 1852 w Warszawie, pochodziła z rodziny prawniczej. Lesmanowie mieli trójkę dzieci: Bolesława, Kazimierza i Aleksandrę.
Emma Lesmanowa zmarła na gruźlicę 1 sierpnia 1887 i została pochowana na cmentarzu żydowskim przy ulicy Okopowej w Warszawie. 12 stycznia 1887 Izaak Lesman zmienił wyznanie na rzymskokatolickie, przyjął chrzest i zmienił imię na Józef. Świadkami przyjęcia chrztu byli: Maurycy Nowicki i Teofil Nowaczyński. Drugą żoną Lesmana została Halina Dobrowolska.
Bolesław Lesman młodość spędził w Kijowie. Ulegając presji ojca, ukończył tam prawo na Uniwersytecie Świętego Włodzimierza.
Od 1901 przebywał w Warszawie. Następnie udał się w podróż najpierw do Niemiec, a potem do Francji.
Pierwszą miłością Leśmiana była spokrewniona z nim malarka Celina Sunderland. W Paryżu poznał i wiosną 1905 poślubił inną malarkę – Zofię Chylińską. W późniejszych latach emocjonalnie związany był z Dorą Lebenthal, dla której napisał cykl erotyków W malinowym chruśniaku. Znalazł się w kręgu modernizmu i poprzez swojego znajomego, Zenona Przesmyckiego, rozpoczął współpracę z pismem „Chimera”. Od 1911 współtworzył Teatr Artystyczny w Warszawie. W latach 1912-1914 przebywał we Francji.
Po I wojnie światowej, jesienią 1918, przeniósł się do Hrubieszowa, gdzie pracował jako rejent, a następnie – w 1922 – do Zamościa, gdzie miał notariat. W 1929 r. zastępca Leśmiana, pozorując włamanie, skradł 20 tysięcy złotych i uciekł. Leśmian, jako odpowiedzialny za pracownika, zobowiązany był zwrócić całą sumę, a dodatkowo zaległe podatki, co pomimo wysokiej pensji w wysokości 2,5 tys. zł., było poważnym obciążeniem dla rodziny. Żona ofiarowała na ten cel swój diadem, lecz Leśmian wrócił od jubilera z Warszawy bez pieniędzy, co spowodowało wyprowadzkę żony do Łomży.
W roku 1933 został członkiem Polskiej Akademii Literatury. W 1935 przeniósł się wraz z rodziną (żoną i dwiema córkami) do Warszawy.
Zmarł 5 listopada 1937 w Warszawie. Został pochowany na Cmentarzu Powązkowskim (kwatera 171-3-25) w grobie siostry Aleksandry, zmarłej 20 czerwca 1921 w wieku 34 lat.