Graduado en la Escuela Politécnica de París, participó en 1816 en unos disturbios estudiantiles en dicha escuela. Entró a formar parte como refuerzo del cuerpo de profesores del Instituto superior de Ingeniería civil en Rusia en 1821, poniéndose al frente de la cátedra unificada de mecánica, matemáticas y física.

Seguidor de las teorías liberales de Saint-Simon, además de enseñar ingeniería en el Instituto, participó, en los cálculos de la estabilidad de la cúpula de San Isaac (1823) y en la columna de Alejandro. De su experiencia en Rusia surgió su gran aportación a la teoría de la elasticidad, su fundamental memoria Sur l’equilibre intérieur des corps solides homogènes, que fue desarrollada con Clapeyron, y presentada a la Academia Francesa de Ciencias. Entre sus aportaciones, también hay que destacar la introducción de las cuádricas homofocales en geometría. Durante una década (1820 – 1830) sirvió en Rusia, hasta que sus ideas liberales le obligaron a salir del país.

Lamé regresó a París y formó parte de una empresa de ingeniería creada conjuntamente con Clapeyron. Unos meses después, todavía en 1832, Lamé aceptó la cátedra de física en la Escuela Politécnica. En 1836 fue nombrado ingeniero jefe de minas, participando en la construcción del ferrocarril que va de París a Versalles y en la de las vías del tren de París a St. Germain, que se abrió en 1837.

Tras la muerte Louis Puissant, Lamé fue elegido para la Académie des Sciences en 1843, ocupando la vacante de Geometría que éste había dejado. Al año siguiente dejó su cátedra de física en la École Polytechnique y aceptó un puesto en la Sorbona, en la que se encargó de las especialidades de física matemática y probabilidad.