Giáo sư Lê Thị Lý từng nhận học bổng nghiên cứu sinh tại Mỹ theo chương trình của Quỹ Giáo dục Việt Nam (Vietnam Education Foundation) vào năm 2004 và nhận bằng Tiến sĩ ngành Hóa học Tính toán tại Đại học Utah năm 2010. Từ năm 2008 đến 2010, cô là sinh viên dự thính tại Trung tâm Sinh Tin học và Mô hình hóa phân tử tại Viện Sức khỏe Quốc gia thuộc Đại học Illinois tại thành phố Urbana Champaign (Mỹ). Sau khi tốt nghiệp tại Mỹ, Giáo sư Lê Thị Lý trở về Việt Nam và gia nhập Đại học Quốc tế (Đại học Quốc gia TP. HCM). Cô từng quản lý Trung tâm Sinh học Tính toán của Đại học Quốc tế và được Hội đồng Giáo sư Nhà nước bổ nhiệm Phó Giáo sư vào năm 2015. Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Lê Thị Lý đã có hơn 100 bài viết xuất bản trên các tạp chí khoa học danh giá gồm PNAS, Human Genome Variation, BMC Bioinformatics, PloS Computational Biology, Medicinal Chemistry. Cô cũng là biên tập viên của tạp chí chuyên ngành BMC Human Genomics và (Nature) Pharmacogenomics. Hiện tại, Giáo sư Lê Thị Lý là thành viên chính của nhóm nghiên cứu Dược lý di truyền, Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn Vingroup. Lĩnh vực nghiên cứu của cô tập trung vào dược lý di truyền học và phản ứng có hại của thuốc tại Việt Nam.