ศาสตราจารย์เลอสม สถาปิตานนท์ เป็นบุตรีของ รองศาสตราจารย์เลิศ อุรัสยะนันทน์ สถาปนิก (ผู้ร่วมออกแบบศาลาพระเกี้ยว ร่วมกับ หม่อมเจ้าโวฒยากร วรวรรณ) และรองศาสตราจารย์สมถวิล อุรัสยะนันทน์[1] ศิลปินแห่งชาติ สาขาทัศนศิลป์ (ออกแบบอุตสาหกรรม ปี 2549) และเป็นหนึ่งในผู้ร่วมก่อตั้งภาควิชาการออกแบบอุตสาหกรรม คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย[2]

ศาสตราจารย์เลอสม สำเร็จการศึกษาสถาปัตยกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาสถาปัตยกรรมศาสตร์ ด้วยเกียรตินิยมอันดับ 2 จาก คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ในปี พ.ศ. 2514 จากนั้นได้ศึกษาต่อใน มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์แบนา-แชมเปญจน์ University of Illinois, USA.(พ.ศ. 2516-2517) ได้รับปริญญาสถาปัตยกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (M. Arch) [3] และได้สมรสกับคุณ นิธิ สถาปิตานนท์ ศิลปินแห่งชาติ สาขาศิลปะสถาปัตยกรรม ผู้ก่อตั้งบริษัทสถาปนิก (A49) มีบุตรชาย 1 คน คือ คุณนิธิส สถาปิตานนท์