Robert Lembke wurde am 17.9.1913 als Robert Emil Weichselbaum in München geboren. Nach der Scheidung seiner Eltern 1918 wuchs er bei der Mutter, die ein Wäschegeschäft führte, auf und nahm später ihren Geburtsnamen an. Sein Vater, der Jude Isaak Weichselbaum, geboren 1879 in Komancza/Sanok (Galizien), emigrierte 1936 nach Großbritannien.
Nach dem Abschluss der Oberrealschule nahm Lembke auf Wunsch des Vaters 1931 ein Jura-Studium auf, das er jedoch nach eineinhalb Semestern abbrach. Danach begann er eine journalistische Laufbahn und schrieb als freier Mitarbeiter u.a. für den Simplicissimus und das Berliner Tageblatt des Mosse-Verlags Berlin, wo er noch bis 1935 arbeitete. Im gleichen Jahr wechselte er zur IG Farben als kaufmännischer Angestellter im Auslandsverkauf. 1937 heiratete er Mathilde Berthold. Die gemeinsame Tochter kam drei Jahre später zur Welt. Ab September 1944 versteckte er sich vor den Nazis beim Onkel seiner Frau auf einem Bauernhof im oberbayerischen Fürholzen.
Nach Kriegsende kehrte Lembke zu seinen journalistischen Wurzeln zurück und baute in München unter dem Publizisten Hans Habe als erstem Chefredakteur die Neue Zeitung der amerikanischen Militärregierung mit auf. Er wurde Chef des Ressorts Innenpolitik. Ab 1949 arbeitete Lembke beim Bayerischen Rundfunk in verschiedenen Funktionen. 1956 wurde er stellvertretender Fernsehdirektor. Ab 1969 war er Geschäftsführer des Deutschen Olympia-Zentrums von ARD und ZDF und 1972 für die Rundfunk- und Fernsehübertragungen von den Olympischen Sommerspielen in München verantwortlich. Schließlich wurde er Chefredakteur des Bayerischen Rundfunks und stellvertretender Programmdirektor der ARD.
Einem Millionenpublikum wurde Robert Lembke durch die Ratesendung „Was bin ich?“ im Ersten Deutschen Fernsehen bekannt, in der vier Prominente den Beruf eines Kandidaten erraten mussten. Er moderierte von 1955 bis 1958 und erneut von 1961 bis 1989 mehr als 330 Folgen dieser ursprünglich aus den USA stammende Sendung, die damit die langlebigste Unterhaltungssendung des deutschen Nachkriegs-Fernsehens darstellt. Für seine Verdienste als Journalist und Moderator erhielt Lembke zahlreiche Auszeichnungen, darunter die ‚Goldene Kamera‘ und den ‚Bambi‘, den Bayerischen Verdienstorden und das Bundesverdienstkreuz 1. Klasse. Nach seiner Pensionierung 1976 lebte er als freier Schriftsteller und Moderator in München. Er starb 1989 nach einer Herzoperation und wurde auf dem Westfriedhof in München beigesetzt.