Lebbeus Woods a étudié l'architecture à l'université de l'Illinois à Urbana-Champaign et le génie civil à l'université Purdue. Il a commencé par travailler pour Eero Saarinen avant de se consacrer en 1976 à la théorie et aux projets expérimentaux. Il a conçu des bâtiments à Chengdu en Chine et à La Havane à Cuba.
En 1994, il est lauréat du Chrysler Design Award. En 1998, Woods a co-fondé le Research Institute for Experimental Architecture, une institution à but non lucratif dédiée à faire progresser l'architecture expérimentale tout en valorisant l'architecture.
Jusqu'à sa mort, il enseignait l'architecture à la Cooper Union à New York et à European Graduate School à Saas-Fee dans le Valais.
Lebbeus Woods a intenté un procès contre Universal Pictures en février 1996, affirmant que son dessin Neomechanical Tower (Upper) Chamber, publié en 1987, avait été utilisé sans autorisation dans une scène du film L'Armée des douze singes. La justice a donné raison à Lebbeus Woods, a ordonné à Universal Pictures de retirer le film des salles et en a interdit la diffusion tant que les trois scènes où apparait ce décor ne seraient pas coupées. Moyennant une compensation financière de plusieurs centaines de milliers de dollars, Universal Pictures a obtenu de Woods de pouvoir diffuser le film sans coupures.
Woods est crédité en tant que conceptual architect dans le film Alien 3.

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