Fils d'un peintre de renom, il étudie la musique et l'architecture. En 1945, il publie ses premiers dessins humoristiques dans la revue Épingles (Szpilki) et, en 1952, inaugure une fructueuse carrière d'affichiste, notamment pour Film Polski. Graphiste inspiré, il va signer certaines des plus belles affiches polonaises de l'après-guerre, à la fois pour le cinéma, le théâtre et l'opéra. En 1957, il réalise son premier film d'animation avec Walerian Borowczyk : Il était une fois (Byl sobie raz). Toujours avec Borowczyk, il tourne la Maison (Dom, 1958). Pendant un séjour à Paris en 1959, il donne Monsieur Tête avec un commentaire d'Ionesco. Son film remporte le prix Émile-Cohl. De retour dans son pays natal, il réalise Labyrinthe, tout en poursuivant son uvre d'affichiste, tout particulièrement pour le Teatr Wielki (l'Opéra de Varsovie). En 1963, il s'installe définitivement en France, reçoit des offres en Allemagne (Rhinocéros d'après Ionesco), commence le tournage en 1966 de son premier long métrage d'animation d'inspiration kafkaïenne Adam 2 (qui sera achevé en 1969 seulement). Partagé entre son uvre graphiste et son uvre cinématographique, il dessine également des décors et des costumes pour l'Opéra (Lulu d'Alban Berg en 1972 et Kiss Me Kate de Cole Porter en 1977 à l'Opéra de Cologne) et se passionne pour Ubu, le personnage créé par Alfred Jarry qui entraîne son imagination surréalisante et caustique vers des dérives poétiques, irrespectueuses, facétieuses, sarcastiques et parfois très inquiétantes (Ubu Roi, 1976 ; Ubu et la Grande Gidouille, 1979). Le thème du « décervelage », latent dans toute son uvre, explose ici en de subtiles variations et Lenica apparaît bien comme un des grands « marginaux » du cinéma, créateur d'une uvre très personnelle sachant jongler avec les trucages et les découpages et véritablement « habité » par l'ange du Bizarre.