Jean-Marie Lustiger naît, le 17 septembre 1926 à Paris, de parents polonais juifs émigrés en France au début du siècle. Son père Charles est commerçant. Sa mère est déportée et meurt à Auschwitz en 1943. Accueilli dans une famille d'Orléans, il se convertit au catholicisme et reçoit le baptême le 25 août 1940 dans la chapelle de l'évêché d'Orléans dont il deviendra le pasteur trente-neuf ans plus tard. Après ses études, d'abord au lycée Montaigne à Paris, puis au lycée Pothier à Orléans, puis de nouveau à Paris, au petit séminaire, il travaille un an dans une usine à Decazeville, avant de poursuivre ses études supérieures et d'entrer au séminaire des Carmes à Paris. Une fois obtenu ses licences de théologie à l'Institut catholique de Paris et de lettres et de philosophie à La Sorbonne, il est ordonné prêtre le 17 avril 1954. Très tôt membre actif de la Jeunesse Étudiante Chrétienne (JEC), il devient aumônier de la paroisse universitaire de Paris, aumônier des étudiants de La Sorbonne, directeur du Centre Richelieu, aumônier diocésain puis régional des étudiants jusqu'en 1969. Il est alors nommé curé de Sainte-Jeanne-de Chantal à Paris.
Le 10 novembre 1979, Jean-Paul II le nomme évêque d'Orléans en 1979. Un peu plus d'un an après, le 31 janvier 1981, le pape l'appelle à succéder au cardinal Marty comme archevêque de Paris. Il est créé cardinal par Jean-Paul II le 2 février 1983. Il est nommé président délégué à la première assemblée spéciale pour l'Europe du synode des évêques en 1991.
Il entre à l'Académie française le 15 juin 1995 au fauteuil du cardinal Albert Decourtray.