Theo sách "Đại Việt sử ký toàn thư", Lê Quang Bí là người làng Mộ Trạch, huyện Đường An (nay là thôn Mộ Trạch, xã Tân Hồng, huyện Bình Giang), tỉnh Hải Dương, nhưng nguyên quán của ông lại ở xã Lão Loạt, huyện Thuận Hựu, nay thuộc huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa. Lê Quang Bí sinh năm 1506, hiệu là Hối Trai và là con của Trạng nguyên Lê Nại, cháu bốn đời của Lê Cảnh Tuân.
Lê Quang Bí sinh ra trong gia đình có truyền thống Nho học. Năm 21 tuổi, ông dự khoa thi đình được tổ chức vào tháng Tư, năm Bính Tuất (1526) niên hiệu Thống Nguyên năm thứ 5, đời Lê Cung Hoàng. Khoa thi này lấy đỗ 20 người. Lê Quang Bí đã đỗ Hoàng giáp, đứng thứ tư.
Khi Mạc Đăng Dung thay ngôi nhà Lê và lập ra nhà Mạc. Lê Quang Bí đi theo giúp nhà Mạc. Được 6 năm (1533), cựu thần nhà Lê là Nguyễn Kim khởi binh khôi phục nhà Lê. Khi ấy, cả nhà Lê và nhà Mạc đều tranh thủ sự ủng hộ, thừa nhận của nhà Minh nên ngoài mặt trận chiến tranh trong nước, mặt trận ngoại giao với nhà Minh kéo dài dai dẳng nhiều năm về vấn đề này.
Thời Mạc Tuyên Tông, vào năm Mậu Thân, niên hiệu Cảnh Lịch thứ nhất (1548), Mạc Tuyên Tông cử Lê Tiến Quy làm Chánh sứ và Lê Quang Bí làm phó sứ, sang sứ nhà Minh cầu phong. Và chuyến đi sứ của Lê Quang Bí là một trường hợp hiếm thấy trong lịch sử ngoại giao của Đại Việt, đồng thời cũng cho thấy sự cam go trong công tác ngoại giao với nhà Minh dưới thời nhà Mạc.
Năm Mậu Thân (1548), đời Mạc Phúc Nguyên (tương đương với niên hiệu Gia Tĩnh triều Minh), sứ thần Lê Quang Bí được giao đem cống vật sang triều cống theo lệ hằng năm. Ông theo đường Quảng Tây đến Nam Ninh thì bị giữ lại vì bị nghi ngờ là giả mạo, phải chờ tra xét. Nhà Minh gửi văn thư đòi nhà Mạc thẩm tra, nhưng mãi không thấy hồi âm. Bởi vì bấy giờ ở trong nước, Mạc Phúc Nguyên đang gặp nhiều khó khăn do mất mùa và chiến tranh liên miên với Nam triều nên nhiều việc để bê trễ. Thế là sứ thần Lê Quang Bí cứ phải ăn dầm ở dề tại quán dịch Nam Kinh, đi không được mà về cũng không xong.
15 năm sau, viên quan đến trấn nhậm Lưỡng Quảng biết chuyện mới cho ông đi theo về Bắc Kinh thông báo với bộ Lễ. Đến lúc đó, vua Mạc mới gửi thêm cho ông 25 lạng bạc để úy lạo. Nhưng không hiểu vì sao, một lần nữa Lê Quang Bí lại phải chờ đợi ở sứ quán thêm ba năm ròng rã. Lúc ông đi sứ là vào năm Gia Tĩnh đời vua Thế Tông nhà Minh, nhưng lúc này thì đã sang năm Long Khánh đời vua Mục Tông mà ông vẫn long đong nơi đất Bắc...
Thường các sứ thần ta, tuy chữ Hán rất giỏi nhưng lại ít giao tiếp. Vì thế, thông thường khi đàm đạo với người Hán phải dùng cách bút đàm, nếu không có người phiên dịch. Nhưng Lê Quang Bí sau mười mấy năm ở bên ấy đã nói làu thông tiếng Bắc Kinh. Ông có dịp làm quen, giao du với nhiều danh sĩ Trung Hoa. Vị đại học sĩ Lí Xuân Phương rất kính trọng sự hiểu biết và nhất là lòng trung trinh của ông với vua nước Việt nên đã tâu sự việc lên vua Minh để sứ An Nam được vào dâng cống phẩm. Vua Minh ngay giữa triều đã khen ngợi ông là người tiết tháo và ban thưởng rất hậu, sau đó cho trở về nước. Người Minh còn ví Lê Quang Bí với Tô Vũ thời nhà Hán, đi sứ Hung Nô phải chăn dê 19 năm sau mới được trở về.
Chuyến về của ông cũng lắm sự ly kỳ. Vua Mạc phải cử Thái bảo Thượng thư Giáp Hải lên tận Lạng Sơn đón sứ về. Lúc đi là đời vua Mạc Phúc Nguyên, nhưng lúc về đã sang đời vua Mạc Mậu Hợp. Lê Quý Đôn về sau có viết lời cảm khái về ông như sau: Lúc ra đi tóc mây xanh mướt, khi trở về râu tuyết bạc phơ phơ!
Khi Lê Quang Bí trở về Thăng Long ra mắt nhà vua, ông được ban thưởng và phong tước Tô Quận công, do chuyện đi sứ của ông cũng chẳng khác gì chuyện Tô Vũ mục dương nước Tàu khi xưa...
Theo sử cũ còn lưu truyền đến ngày nay, mỗi lần đi sứ phương Bắc, sứ thần của nước Đại Việt vẫn thường bị đối phương căn vặn đủ điều, không chỉ là những vấn đề về chữ nghĩa mà còn là những vấn đề nan giải, những câu hỏi bí hiểm ngoài sách vở để thử tài. Nhưng đây không phải là cuộc thử tài nhằm động viên, khích lệ nhân tài mà chỉ nhằm thực hiện những âm mưu hết sức thâm độc. Họ bày ra trò thử tài chẳng qua chỉ cốt để làm khó dễ cho các sứ thần nước Nam, đẩy các sứ thần đến chỗ bế tắc để hạ nhục, thậm chí không loại trừ việc hành hạ và hãm hại. Và chuyến đi sứ của Lê Quang Bí là một minh chứng. Lê Quang Bí sang sứ nhà Minh, bị đối phương nghi ngờ là mang đồ cống giả nên bị giam vào ngục Kim Lăng suốt 18 năm ròng.
Một vị sứ thần đã cất bước ra đi thì ắt phải có đầy đủ giấy tờ, công văn của triều đình, có ấn triện đầy đủ của vua Mạc thì làm gì có chuyện là giả mạo? Đó chẳng qua là căn bệnh cố hữu của các triều đại phong kiến ở phương Bắc là ỷ thế nước lớn, xem thường nước nhỏ. Thế nhưng dù thủ đoạn của họ có thâm độc đến đâu cũng không thể khuất phục ý chí và bản lĩnh của các sứ thần Đại Việt. Bằng chứng là trong suốt 18 năm đi sứ bị giam giữ, Lê Quang Bí vẫn kiên trì, bất khuất và luôn giữ gìn phẩm hạnh, kỷ cương phép nước, không làm ô danh nước Đại Việt. Chỉ với nhiêu đó cũng đã là quá đủ để hậu thế phải tôn vinh sứ thần Lê Quang Bí, đồng thời thấy rõ sự cam go trong công tác ngoại giao với nhà Minh dưới thời nhà Mạc.