Lê Uyên sinh ra trong một gia đình người hoa, cô gặp nhạc sĩ Lê Uyên Phương tại Đà Lạt và năm 1968 hai người thành hôn. Họ trở thành đôi tình nhân song ca nổi tiếng. Vì Lê Uyên không muốn dùng tên thật nên lấy nghệ danh là Lê Uyên, cắt từ chữ Lê Uyên Phương. Hai người song ca được gọi Lê Uyên và Phương.
Trong những năm đầu cùng nhau đi hát, Lê Uyên và Lê Uyên Phương chỉ giới hạn phạm vi hoạt động của mình trong khuôn viên các đại học trước khi chính thức lấy tên Lê Uyên và Phương vào năm 1969. Những năm đầu thập kỷ 1970, từ Đà Lạt vào Sài Gòn, Lê Uyên và Phương đã đem một luồng gió mới đến với tân nhạc Việt Nam. Trong những năm khốc liệt nhất của cuộc Chiến tranh Việt Nam, Lê Uyên và Phương, với những ca khúc nồng nàn, khắc khoải đôi khi bàng bạc, triết lý đã được giới trẻ đón nhận nồng nhiệt.
Năm 1979, Lê Uyên và Phương rời khỏi Việt Nam và định cư tại nam California, Hoa Kỳ, họ có hai con gái. Sau 15 năm chung sống, khoảng 1984, 1985 cuộc hôn nhân của hai người tan vỡ. Một thời gian sau, họ tái kết hợp về mặt nghệ thuật qua những lần xuất hiện trên những chương trình video của các trung tâm Làng Văn, Thúy Nga và nhất là Asia đã được khán thính giả đón nhận một cách nồng nhiệt.
Sau khi Lê Uyên Phương qua đời năm 1999, Lê Uyên đã đứng ra thực hiện được hai CD gồm một số ca khúc của Lê Uyên Phương. CD thứ nhất là Yêu Nhau Khi Còn Thơ gồm những nhạc phẩm đầu tay của Lê Uyên Phương sáng tác từ đầu thập niên 1960, phần lớn được ra đời ở Pleiku là nơi Lê Uyên Phương đã từng dạy học một thời gian, trước khi trở về Đà Lạt. CD thứ hai mang tựa đề Tình Như Mây Cõi Lạ, gồm 9 nhạc phẩm trong tổng số trên 40 bài nhạc phổ từ thơ của Lê Uyên Phương.
