Lew Ayres est né à Minneapolis, au Minnesota et a grandi à San Diego, en Californie. Après avoir abandonné ses études universitaires, il a été découvert par un recruteur de talents à la boîte de nuit Coconut Grove à Los Angeles et a fait ses débuts à Hollywood en tant que figurant. Il a été la vedette masculine aux côtés de Greta Garbo dans The Kiss (1929), mais c'est son rôle de Paul Baumer dans À l'Ouest rien de nouveau (1930) qui lui a ouvert les portes du succès. Le message pacifiste de ce film l'a profondément marqué, et lorsqu'en 1942, la vedette très populaire de Jeune Docteur Kildare (1938) et des films Kildare suivants a été enrôlée, il s'est déclaré objecteur de conscience. L'Amérique a été scandalisée, et les cinémas ont juré de ne plus jamais projeter ses films, mais discrètement il a obtenu le statut de Medical Corps qu'il avait demandé, servant comme infirmier sous le feu en Océanie du Sud et comme assistant d'aumônier en Nouvelle-Guinée et aux Philippines. Son retour au cinéma après la guerre fut peu remarquable jusqu'à Johnny Belinda (1948) - son rôle de médecin bienveillant traitant la sourde-muette Jane Wyman lui a valu une nomination aux Oscars pour le meilleur acteur. Les rôles cinématographiques suivants ont été rares ; une occasion de jouer le Docteur Kildare à la télévision a échoué quand le réseau a refusé d'honorer sa demande d'absence de parrainage de cigarettes. Il a continué à jouer, mais dans les années 1970, il a mis son longue expérience au service d'un projet visant à apporter à l'Occident la philosophie de l'Orient - le film qui en a résulté, Altars of the World (1976), bien que sans grand succès commercial, a reçu des critiques élogieuses et un Golden Globe. Lew Ayres est décédé à Los Angeles, en Californie, le 30 décembre 1996, seulement deux jours après son 88e anniversaire.