Ученый родился в 1936 году во Львове, а затем репатриировался в Израиль. Там он учился в Технионе – Израильском технологическом институте, одном из старейших вузов страны. В 1963 году он получил степень бакалавра, еще через два года стал магистром, затем получил степень доктора технических наук и стал профессором. В 1990-х и 2000-х годах он долгое время руководил лабораторией компании HP в Израиле, передает местная газета Yedioth Ahronoth.

Совместно с израильским математиком Яаковом Зивом в 1977 и 1978 годах он создал колоссальный проект на тему алгоритмов сжатия данных без потерь. Описанный ими способ преобразования был назван в их честь методом Лемпеля – Зива, а семейство алгоритмов получило обозначение LZ (LZ77, LZ78, LZW). В дальнейшем их разработки легли в основу целого ряда форматов сжатия данных, которые используются сейчас.

Большинство современных технологий сжатия данных, которые применяют в модулях памяти электронных устройств, также разработаны на основе этого алгоритма. Лемпель – лауреат Золотой юбилейной премии за технологические инновации 1998 года, вручаемой IEEE обществом теории информации (IEEE Information Theory Society).