Doris May Taylor az iráni Kermánsáhban született, ahol apja az Imperial Bank of Persia tisztviselője volt. A család 1925-ben Dél-Rhodesiába (ma Zimbabwe) költözött, ahol egy kis farmon kukoricát termesztettek, de sok bevételre nem tettek szert. Doris Salisburyben egy katolikus lányiskolákban tanult,
de tizenöt évesen félbehagyta tanulmányait, ettől kezdve saját magát képezte.
Nagy hatással volt rá a helyiek jogfosztottsága és nyomora, de családja boldogtalansága is közrejátszott abban, hogy elutasítsa a hagyományos női szerepeket. Gyűlölte anyját, aki viszont azt nem tudta megbocsátani férjének, hogy ültetvényük fenntartása érdekében agyagviskóban éltek.
Doris 1937-ben Salisburybe költözött, és telefonos kisasszonyként dolgozott. Tizenkilenc évesen ment először férjhez, két gyereke született, de néhány évvel később elhagyta családját. Egy baloldali olvasókörben ismerkedett meg második férjével, a német Gottfried Lessinggel, akinek 1945-től négy éven át volt a felesége, de a válás után is megtartotta nevét.
1949-ben a második házasságából származó fiával Angliába költözött, első művének kéziratával bőröndjében. A fű dalol (The Grass is Singing) 1950-ben jelent meg, és hatalmas siker lett.
Az írónő részt vett a kommunista mozgalomban, de az 1956-os magyar forradalom leverése után kilépett a pártból,
és úgy döntött, hogy egyetlen művészeti-politikai irányzathoz sem csatlakozik. Halála után két évvel, 2015-ben került nyilvánosságra, hogy a kommunizmus támogatása miatt a brit kémelhárítás, az MI5 a Scotland Yard különleges egységeivel együttműködve húsz éven át megfigyelés alatt tartotta, lehallgatták telefonjait, felbontották a leveleit, nyomon követték őt is, ismerőseit is, az első jelentés még a negyvenes évek elején Rhodesiában, az utolsó 1962-ben készült róla.
A kötöttségektől, valamint a hagyományos nemi és társadalmi szerepektől való elszakadási vágyát legfontosabb művében, ötkötetes regényciklusában, Az erőszak gyermekeiben tárta fel. A mű főhőse, Martha Quest az írónőhöz hasonlóan a gyarmati világban felnőtt asszony, aki a harmincas években egy eldugott afrikai gyarmaton keresi útját, de csak a zűrzavar és a zavarodottság rögzítéséig jut el.
Az igazi világhírt az 1962-ben megjelent Az arany jegyzetfüzet című, a patriarchális társadalomban autonómiájukért küzdő nők problémáit bemutató, önéletrajzi vonatkozású regénye hozta meg számára.
A mű a feminista mozgalom élére emelte, noha ő soha nem vallotta magát feministának,
az előszóban ki is tért arra, hogy a feministák őt csak használják, a regényben pedig kívülállóként ír róluk. Az ironikus hangvételű mű jelentősége abban rejlik, hogy női szemmel próbálta bemutatni a 20. század közepének Angliáját, a gyarmati világban tapasztalható rasszizmustól a politikán át az emberi sorsokig.
Igen termékeny írónő volt, első műve 1950-es megjelenése után több mint hatvan kötetet - regényeket, elbeszéléseket, esszéket és néhány színdarabot - publikált. Első írói korszakában a nagy tizenkilencedik századi realisták, Balzac, Stendhal, Csehov hatása figyelhető meg munkáin, később, a nők belső világának ábrázolásakor a lélektan felé fordult, visszatérő témái a felnövekvés, házasság, gyermekszülés, válás, szerelem, kapuzárás előtti pánik, haldoklás voltak. Két kötetben megírta az önéletrajzát is 1962-ig: az Under My Skin (A bőröm alatt) 1994-ben, a Walking in the Shade (Séta az árnyékban) 1997-ben jelent meg.
Sokszínűségét bizonyítandó az írónő 1979 és 1983 között öt sci-fi kötettel lepte meg olvasóit.
E műfajba tett kirándulása igencsak megosztotta a kritikusokat, olyannyira, hogy lekerült a Nobel-várományosok listájáról. A kitüntetést végül 2007-ben ítélték oda neki, nyolcvanhét évével ő lett a díj legidősebb kitüntetettje. A Svéd Akadémia indoklása szerint Lessing "az a női tapasztalatokkal rendelkező elbeszélő, aki (műveiben) kétkedéssel és látnoki erővel vizsgálja a megosztott civilizációt".
A díj odaítéléséről egyébként otthona ajtajában, egy taxiból kiszállva, az ott várakozó riporterektől értesült, és amikor megkérdezték tőle, hogy mit szól, csak lemondóan legyintett.
Később kijelentette, hogy nagyon örül ugyan, de felmerül benne a kérdés, hogy ha annak idején a Nobel-bizottság nem nagyon kedvelte őt, akkor most miért szerette meg hirtelen.
Lessing a kilencvenes évek vége felé sztrókot kapott, ezt követően mozgástere meglehetősen beszűkült, írásaiban is egyre többet foglalkoztatta a halál. Londoni otthonában hunyt el 2013. november 17-én, 94 éves korában.
Magyarul több műve is megjelent, köztük az Eldorádó című elbeszéléskötete, Az ötödik gyerek, valamint a Megint a szerelem című regénye.