Theo sử liệu, ông Lê Văn Thịnh sinh ngày 11/2/1050 ở thôn Bảo Tháp, huyện Gia Bình, tỉnh Bắc Ninh. Năm 25 tuổi, ông đỗ đầu khoa thi đầu tiên của Nho học Việt Nam. Dù lúc này chưa có danh hiệu Trạng nguyên, song trong các sử liệu ông được xem là vị Trạng nguyên đầu tiên trong lịch sử khoa bảng Việt Nam.
Ban đầu ông được vào hầu vua học, sau thăng chức Nội cấp sự rồi đến Thị lang Bộ Binh. Năm 1084, ông thành công trong việc bàn nghị về việc cương giới với quan nhà Tống. Khiến nước này phải trả lại 6 huyện 3 động thuộc châu Quảng Nguyên (nay là phần đất ở phía Tây Bắc tỉnh Cao Bằng mà họ đã chiếm) cho Đại Việt (nay là Việt Nam). Sau đó, ông được phong đến chức Thái Sư.
Là người đứng đầu bá quan văn võ thời bấy giờ, Thái sư Lê Văn Thịnh đã quân sư cho vua Lý Nhân Tông thực hiện việc đổi mới đất nước như: tổ chức thi tuyển người vào Hàn lâm viện; định các chùa trong nước làm 3 hạng, cho quan văn tham gia vào việc quản lý; định các chức văn võ, quan hầu vua và các chức tạp lưu; định sổ ruộng thu tô... Những việc này được cho là đã đụng chạm đến nhiều nhóm lợi ích trong triều nên ông bị thù ghét.
Sau 10 năm cống hiến cho triều đình, ông bị vướng vào vụ án mưu phản giết vua ở hồ Dâm Đàm (nay là Hồ Tây, Hà Nội). Việc này, sách Đại Việt sử lược (viết vào thời nhà Trần) chép:
Tháng 11 năm 1095, vua Lý Nhân Tông xem đánh cá ở Dâm Đàm. Lúc bấy giờ vua ngự trong chiếc thuyền nhỏ, thị vệ theo hầu rất ít. Thái sư Lê Văn Thịnh vốn có mưu gian, nhân cơ hội ấy mới dùng ảo thuật làm khói sương nổi thoắt lên bao phủ cả mặt hồ, ban ngày mà tối tăm mù mịt.
Một lát, nhà vua nghe tiếng mái chèo sắp đến gần, có ý sợ xảy ra tai biến mới lấy cái mác phóng ra. Khói sương theo mác mà tan biến đi thì thấy thuyền của Lê Văn Thịnh đã đến gần, với đồ hung khí. Vua sai người bắt giữ Lê Văn Thịnh rồi hạ chiếu đem an trí ở miệt Thao Giang (nay là Phú Thọ). Trước kia, trong nhà Lê Văn Thịnh có tên đầy tớ là người Đại lý (tức Vân Nam, Trung Quốc), giỏi làm ảo thuật, Lê Văn Thịnh học được phép của nó. Và, đến đây thì làm phản.
Đánh giá về vụ án này, giới sử học đều cho rằng "Hóa hổ giết vua" là chuyện hoang đường, Thái sư Lê Văn Thịnh bị oan và là nạn nhân của một âm mưu chính trị nào đó. Nhiều nhà nghiên cứu lý giải nguyên nhân vụ án oan có cội nguồn từ sự tranh giành quyền lực giữa các thế lực Nho giáo - Đạo giáo - Phật giáo về quyền lợi kinh tế của tầng lớp quý tộc và giới Phật giáo thời Lý.
Hàng loạt nghi vấn được đưa ra để bảo vệ ông như: làm đến chức Thái sư, đứng đầu triều đình sao ông lại còn muốn giết vua? Tại sao mưu phản nhưng ông không bị xử tử mà chỉ bị đày? Tại sao sau vụ án kinh thiên động địa đó không thấy triều Lý truy tìm "bè đảng" và sau này cũng tuyệt nhiên không phát hiện ai là "bè đảng" của ông? Không lẽ muốn giết vua, cướp ngôi mà chỉ làm một mình?
Vẫn chưa rõ năm mất của ông. Trong khuôn viên đền và chùa Lê Văn Thịnh hiện có bức tượng đá bí ẩn. Đó là bức tượng rồng (người dân địa phương gọi là tượng xà thần) trong tư thế kỳ lạ được phát hiện năm 1993 khi tu sửa đường vào chùa Bảo Tháp.
Làm bằng đá nguyên khối, bức tượng có hình dạng loài bò sát giống rắn, nhưng có chân, miệng đầy răng, trong tư thế "miệng cắn thân, chân xé mình". Bức tượng đã được công nhận là bảo vật quốc gia vào cuối năm 2013.
Có ý kiến cho rằng, pho tượng biểu thị sự hối hận của Vua Lý Nhân Tông, như: tượng rồng có đôi tai, thì một bên lành, một bên bị bịt kín ám chỉ việc vua Lý nghe lời xiểm nịnh của gian thần. Việc rồng tự cắn thân, xé mình thể hiện cho việc đau lòng khi gây ra nỗi oan trái cho người thầy của mình.
Tuy nhiên, theo các nhà chuyên môn, bức tượng kỳ lạ được tạc vào thời Hậu Lê (thế kỷ 14 đến 17, khi công trạng của ông Lê Văn Thịnh đã được ghi nhận và vụ án hồ Dâm Đàm đã phần nào được soi xét). Vì vậy, pho tượng đặc biệt được hậu thế tạc để biểu thị cho nỗi oan trái của Thái sư Lê Văn Thịnh - bị triều đình ghép tội "hóa hổ giết vua".
Tại hội thảo khoa học được tổ chức cuối năm 2015 (kỷ niệm 940 Thái sư Lê Văn Thịnh đỗ đầu khoa thi), các nhà nghiên cứu, khoa học một lần nữa nhận định: Thái sư Lê Văn Thịnh - vị thủ khoa của khoa thi chọn hiền tài đầu tiên của Việt Nam thời Lý (1075) đã mở đầu cho sự nghiệp khoa cử hơn 900 năm ở nước ta và có nhiều cống hiến lớn lao cho dân tộc.
Ông vừa là vị quan khoa bảng thời Lý vừa là một nhà giáo mẫu mực, đức độ của nước Đại Việt. Lịch sử cũng ghi nhận ông là một nhà ngoại giao xuất chúng, một danh nhân văn hóa kiệt xuất và là Thái sư có tài kinh bang tế thế, một nhà cải cách chính trị, kinh tế đại tài đưa đất nước phát triển cường thịnh.
Trung Sơn