Родившаяся в Варшаве, Лемпицка недолгое время прожила в Петрограде, где вышла замуж за известного польского юриста, а затем переехала в Париж. Она обучалась живописи у Андре Лота и Мориса Дени. Её стиль представлял собой смесь позднего, утончённого кубизма и неоклассицизма, особенное влияние на который оказали работы Жана Доминика Энгра. Лемпицка принимала активное участие в художественной и общественной жизни Парижа в период между двумя мировыми войнами. В 1928 году она стала любовницей барона Рауля Куффнера, богатого коллекционера произведений искусства из бывшей Австро-Венгрии. После смерти своей жены в 1933 году барон женился на Тамаре в 1934 году, после чего она стала известна в прессе как «баронесса с кистью».
После начала Второй мировой войны в 1939 году Лемпицка с мужем переехала в США, где писала портреты знаменитостей, натюрморты, а в 1960-х годах создала несколько абстрактных картин. Её работы вышли из моды после Второй мировой войны, но в конце 1960-х годов интерес к ним возродился, как и ко всему течению ар-деко. В 1974 году Лемпицка переехала в Мексику, где и умерла в 1980 году. Согласно завещанию её прах был развеян над вулканом Попокатепетль.
Одной из наиболее известных её картин является «Прекрасная Рафаэлла» (1927). Лемпицка вела активную светскую жизнь, она считается среди некоторых историков искусства «первой художницей, которая была гламурной дивой»
