Ông Lê Khoáng, người Lam Sơn (Thanh Hóa), kết hôn với bà Trịnh Thị Ngọc Thương, sinh hạ được ba người con trai, con trưởng là Lê Học, con thứ là Lê Trừ và con út là Lê Lợi (tức vua Lê Thái Tổ). Lê Học có mấy người con thì không rõ, chỉ biết rằng Lê Thạch là một trong những người con của ông. Như vậy, Lê Thạch là cháu gọi Lê Lợi bằng chú ruột.
Thuở thiếu thời, Lê Lợi luôn được anh là Lê Học chăm sóc rất chu đáo, cho nên, ngoài tình nghĩa anh em ruột thịt, lê Lợi còn dành cho Lê Học những tình cảm yêu quý rất nồng nàn bởi sự hàm ơn. Con của Lê Học là Lê Thạch cũng được Lê Lợi đặc biệt ưu ái. Khi Lê Lợi chuẩn bị khởi nghĩa, Lê Thạch là một trong những người đầu tiên đã nhiệt liệt hưởng ứng. Bấy giờ, Lê Thạch đã là một thanh niên cường tráng và nổi danh có chí khí hơn người, ông có công đóng góp cho Lam Sơn trong những ngày gian khổ đầu tiên không phải là nhỏ.
Năm 1418, khi Lê Lợi dựng cờ khởi nghĩa ở Lam Sơn, Lê Thạch là một trong những tướng tâm phúc của nghĩa quân do Bình Định Vương Lê Lợi cầm đầu. Tuổi trẻ mà tài cao lại giàu lòng nhân ái, vì thế, Lê Thạch được binh sĩ dưới quyền kính phục mà vâng theo. Sách Đại Việt thông sử có đoạn chép về ông như sau: “Ông tính người nhân ái, ham đọc sách, đã dũng lược hơn người lại khéo vỗ về quân sĩ dưới quyền” (Đại Việt Thông sử, Chư thần truyện).
Sinh thời, Lê Thạch được Bình Định Vương Lê Lợi phong tới chức Thiết kỵ Vệ Thứ thủ (nghĩa là phó chỉ huy vệ quân Thiết Kỵ), tước Lương Nghĩa hầu. Thiết kỵ là vệ quân thường làm nhiệm vụ đột phá và mở đường cho Lam Sơn trong các trận đánh quan trọng. Lương Nghĩa hầu là tước thuộc hàng cao nhất của các tướng lúc bấy giờ.
Từ năm 1418-1421, Lê Thạch đã tham gia nhiều trận đánh khác nhau, trong đó có bốn trận lớn và cả bốn trận ấy, ông đều được coi là người lập công đầu.
“Năm Mậu Tuất (tức là năm 1418 - NKT), Vua (chỉ Lê Lợi- NKT) vừa 33 tuổi, dựng cờ khởi nghĩa ở Lam Sơn. Ngày mồng 9 (tháng giêng năm 1418 - NKT), bị giặc đến đánh, bèn lui về Lạc Thủy (Tên một địa điểm ở thượng lưu sông Chu, phía trên Lam Sơn - NKT) và đặt phục binh ở đó để chờ. Đến ngày 13, quả nhiên giặc kéo đến. Vua liền tung phục binh ra đánh. Vua sai con của người anh tên là Lê Thạch, cùng với các tướng như Đinh Bồ, Lê Ngân và Lê Lý đem quân xông trước vào trận giặc, chém được đến vài ba ngàn tên, quân trang khí giới bắt được kể có đến hàng ngàn” (Lam Sơn thực lục, Quyển 1).
Tại đây, để chủ động phá thế bao vây càn quét của giặc, Lê Lợi cho quân đánh vào Mỹ Canh (tức là Nghĩa Canh, tên một địa điểm cách Mường Nanh không xa). Ở trận này, nghĩa quân Lam Sơn đã chém được hơn 300 tên giặc và bắt được tướng giặc là Nguyễn Sao. Sử cũ chép rằng, công đầu trong trận này cũng chính là tướng Lê Thạch.
“Năm Tân Sửu, tháng 11, ngày 20, tướng giặc là bọn Trần Trí đem quân và ngụy đảng (tức ngụy quan và ngụy quân - NKT) gồm hơn 10 vạn đến đánh sách Ba Lẫm (thuộc Kình Lộng) rất gấp. Vua họp các tướng và nói rằng:
- Quân giặc đông nhưng mỏi mệt. Quân ta ít nhưng đang lúc nhàn rỗi. Binh pháp dạy rằng, được thua là can hệ ở tướng chứ không phải ở chỗ quân ít hay nhiều. Nay quân giặc tuy đông nhưng nếu ta lấy thế quân đang nhàn mà chờ đánh giặc mệt, thì thế nào cũng phá được.
(Nói rồi), Nhà vua liền nhân đêm tối, chia quân đánh úp dinh trại giặc. Quân ta đánh trống reo hò, bức bách dinh trại chúng, chém được hơn ngàn đầu, quân trang khí giới bắt được không biết bao nhiêu mà kể” (Lam Sơn thực lục, Quyển 1).
Trong trận thứ ba này, một lần nữa, Lê Thạch lại lập công đầu. Theo Đại Việt thông sử thì: “Ông thường đi tiên phong, có công lao to lớn nhất” (Đại Việt Thông sử, Chư thần truyện).
Sách Đại Việt sử ký toàn thư chép:
“Đúng vào lúc ấy (lúc Trần Trí rút lui - NKT), Ai Lao cho 3 vạn quân và 100 thớt voi thình lình kéo đến dinh trại của Vua và nói phao là sẽ cùng hợp sức với Nhà vua đánh giặc. Vua (tức Lê Lợi - NKT) tin lời chúng cho nên không phòng bị gì. Không ngờ, đến nửa đêm thì chúng tung quân đánh úp. Vua phải đích thân đốc chiến, đánh nhau liên tục từ giờ Tý (tức từ 23 đến 1 giờ - NKT) tới giờ Mão (tức từ 5 đến 7 giờ - NKT) mới đập tan được quân Ai Lao, chém hơn 1 vạn tên, bắt được 14 con voi và thừa thắng, truy kích liền 4 ngày đêm. Vua cho quân đánh đuổi đến tận sào huyệt của chúng rồi mới về.
Tháng 12 (năm Tân Sửu, 1421 - NKT) Vua đem quân về đóng tại Sách Thủy. Khi ấy, tù trưởng của Ai Lao là Mãn Sát đã lâm vào thế cùng quẫn nên muốn tìm kế hòa hoãn để đợi viện binh. Vua biết đó chỉ là mưu xảo quyệt nên có ý không cho. Các tướng ai cũng xin tạm hòa vì cho là quân sĩ khó nhọc đã lâu, cần phải được ngơi nghỉ. Lúc đó, chỉ có tướng mang hàm Bình Chương là Lê Thạch nói rằng, không thể cho giặc được giải hòa, liền tự mình hăng hái cầm quân xông lên trước. Chẳng may, (Lê Thạch) trúng phải mũi tên do giặc ngầm bắn ra mà chết (Đại Việt sử ký toàn thư , Bản kỷ, quyển 10, tờ 8-a và 8-b)”.
Như vậy, Lê Thạch là người có công tham gia rất tích cực vào quá trình chuẩn bị lâu dài, gian khổ và công phu cho cuộc khởi nghĩa Lam Sơn, đồng thời là một trong số các vị tướng lập công to lớn và liên tục trong giai đoạn đầu tiên của cuộc khởi nghĩa này. Công lao của Lê Thạch nổi bật trong bốn trận đánh nói trên.
Ông ngã xuống bởi sự chủ quan của ông, nhưng suy cho cùng thì sự chủ quan ấy cũng có phần nảy nở từ bản thân sự chủ quan của chính Lê Lợi. Cái chết của Lê Thạch đã khiến cho Lê Lợi và các tướng trong Bộ chỉ huy Lam Sơn cùng tất cả nghĩa sĩ rất thương xót.
Năm 1428, ngay khi vừa lên ngôi Hoàng đế, Lê Lợi đã truy phong Lê Thạch là Nhập nội Kiểm hiệu Thái úy Bình Chương Quân quốc Trọng sự, tước Trung Vũ Đại Vương, cho được thờ tại nhà Tẩm Miếu. Thân phụ của Lê Thạch là Lê Học được phong là Chiêu Hiếu Đại Vương.