NSƯT Lê Mai vốn được biết đến là sinh trưởng trong một gia đình có truyền thống hoạt động nghệ thuật. Cha của bà là nhà thơ – nhà viết kịch Lê Đại Thanh. Trong khi đó, hai người em trai của NSƯT Lê Mai cũng đều công tác trong lĩnh vực nghệ thuật. Một người là họa sĩ Lê Đại Chúc, một người là đạo diễn, diễn viên, tác giả - NSƯT Lê Đại Chức.
Năm 1954, Lê Mai theo cha lên Hà Nội nhận công tác tại Đoàn kịch Trung ương. Bà Lê Mai có gần 20 năm công tác tại Nhà hát Kịch Hà Nội. Tại đây, bà quen và kết hôn với NSND Trần Tiến. Cuộc hôn nhân này đã mang đến cho khán giả 3 người con gái tài danh là: NSƯT Lê Vân, NSND Lê Khanh và NSƯT Lê Vi. Đây đều được mệnh danh là những "ngọc nữ" vừa đẹp, vừa tài năng trên màn ảnh Việt.
Sau 3 lần sinh nở, sức khỏe của bà bị ảnh hưởng, kinh tế gia đình thời điểm đó cũng gặp nhiều khó khăn. Nhớ lại giai đoạn thăng trầm này, NSƯT Lê Mai từng chia sẻ với báo Dân Trí: "Tôi nhận đồ ở chợ Đồng Xuân về may vá để kiếm thêm nuôi các con. Thời ấy nhà nước chống buôn bán. Có lần tôi đèo bọc to sau xe đạp đi trả hàng, mấy chú công an gọi lại khám, định tịch thu. Khi hai an công anh mở ra thì thấy có một tờ giấy, họ hỏi giấy gì đấy, tôi nói giấy mời đi đóng phim, thế là được tha. Ngày đó, khán giả hâm mộ diễn viên lắm".
Sau khi nghỉ hưu, NSƯT Lê Mai mở một quán trà đá vỉa hè ngay trên đường Phan Đình Phùng. Kế bên là căn nhà của con gái thứ hai – NSND Lê Khanh. Bà không còn đi phim do sức khỏe yếu. Bà bị zona thần kinh, mắt không chớp được, lại thêm bệnh đau xương khớp, đau chân, đi lại khó khăn. Bà từng phải nằm tại nhà điều trị một thời gian dài.
Hiện tại, dù đã bước sang tuổi 85, những lúc rảnh rỗi và thấy trong người khỏe, NSƯT Lê Mai vẫn xách giỏ đi chợ, gặp gỡ bạn bè hàn huyên. Một ngày của nữ nghệ sĩ là đi ăn sáng rồi bán trà đá tới trưa, 3 giờ chiều ngủ dậy lại ra hàng nước, ngắm phố phường, trò chuyện với mọi người hết sức yên bình, vui vẻ.
