Après une formation musicale aux conservatoires de Bienne (diplôme de violoncelle chez Rolf Looser), de Zürich (diplôme de théorie musicale chez Paul Müller-Zürich) et de Bâle, Hans-Ulrich Lehmann participe, entre 1960 et 1963, aux cours de composition de Pierre Boulez et Karlheinz Stockhausen, puis poursuit des études de musicologie à l'Université de Zürich dans la classe de Kurt von Fischer. De 1961 à 1972, il est professeur à l'Académie de musique de Bâle et depuis 1969, chargé de cours à l'Université de Zürich (musique contemporaine et théorie musicale). En 1972, il est appelé comme professeur au Conservatoire de Zürich. Quatre ans plus tard, il est directeur du Conservatoire et de l'Académie de musique de Zürich. Il obtient le prix de la Fondation C.F. Meyer en 1973, et le prix de compositeur de l'Association des Musiciens Suisses en 1988.