Когда-то каждое представление «Онегина» в Большом театре превращалось в соперничество двух групп поклонниц. «Лемешистки» поддерживали тенора Сергея Лемешева, «козловитянки» — тенора Ивана Козловского. Пятнадцатиминутные аплодисменты, крики «браво» хором, толпы у служебного подъезда, выпадения из лож и драки были в порядке вещей. Вокруг Лемешева всегда крутились девушки одна симпатичнее другой. Никита Богословский говорил: «У Сережи, кроме качества голоса, было личное обаяние, он был очаровательный мужик, не дурак выпить».
Родился 10 июля 1902 года в деревне Старое Князево Калининской области в бедной батрацкой семье. Еще мальчиком он ездил в Петербург учиться сапожному ремеслу, а уже после революции поступил в кавалерийскую школу. Оттуда он был командирован в Московскую консерваторию. Молодому певцу удалось поработать и в оперной студии под руководством Константина Станиславского.
Дебют Лемешева состоялся в 1926 году в Свердловском театре оперы и балета, год спустя он успешно исполнял сольные партии в Русской опере при КВЖД в Харбине, а с 1928 года выступал на оперных сценах Тбилиси.
Коренным переломом в творческой деятельности певца стало поступление на работу в Большой театр в 1931 году. Здесь он исполнял партии Берендея («Снегурочка»), Левко («Майская ночь»), Звездочета («Золотой петушок»), Индийского гостя («Садко»), Владимира Игоревича («Князь Игорь»), Герцога («Риголетто»), Альфреда («Травиата»), Альмавива («Севильский цирюльник»).
Известность и зрительскую любовь Лемешеву принесла партия Ленского в опере Петра Чайковского «Евгений Онегин», которую он исполнил 500 раз, в том числе и в день своего 70-летия. «Ленский целиком заполнил мою жизнь, — говорил артист. — Из моих более чем тридцати ролей эта — самая дорогая, любимая, самая большая радость моего творчества». Его голос, лирический тенор редкой красоты и обаяния, был словно создан для образа юного влюбленного поэта. «Поклонник Канта и поэт» стал верным спутником певца на протяжении всей жизни.
Лемешев был единственным, кто в цикле из пяти концертов исполнил абсолютно все романсы Петра Ильича Чайковского, открыв для слушателей удивительный мир камерного творчества великого русского композитора.
В конце 1948 года в Малом оперном театре в Ленинграде Лемешев познакомился с Верой Николаевной Кудрявцевой, в то время уже певшей ведущие партии (в «Евгении Онегине» он исполнял партию Ленского, а она — Татьяны). Впоследствии она стала его второй женой.
В 1951 году на сцене Малого оперного театра была поставлена опера Верди «Травиата», где Лемешев впервые выступил в незнакомой ему роли оперного режиссера. В 1957 году он повторил свой режиссерский опыт, поставив оперу Массне «Вертер» в Большом театре.
C 1959 по 1961 год Лемешев руководил оперной студией при Московской консерватории. В жизни Сергея Лемешева были не только оперные, но и кинематографические роли — он снимался в фильме «Музыкальная история» (1940 г.) в роли таксиста-самородка.