Né en 1964 à Fontainebleau, Lewis Trondheim passe son enfance à s'ennuyer et son adolescence à ne rien faire. En troisième, il entre dans un collège technique pour imiter son cousin. Ensuite, il fait une première E – sciences et mécanique, fraiseuse–, il y est tellement nul qu'on le rapatrie en philo-lettres.
Un bac de philo en poche, il se lance dans la bande dessinée parce qu'il a envie de raconter des histoires et que, côté dessin, il a tout à apprendre ; par esprit de contradiction et curiosité scientifique, en somme. Vers 25 ans, armé d'une photocopieuse, il édite un fanzine tout seul; il tient 12 numéros. Trouvant que l'art minimaliste a ses limites, il décide d'apprendre à dessiner et attaque les 500 pages de "Lapinot et les carottes de Patagonie" (L'Association et le lézard, 1992 ; réed. L'Association, 1995).
En 1990, il fonde, avec cinq autres dessinateurs, la structure éditoriale L'Association. Puis il découvre qu'on peut gagner sa vie en faisant ce métier. Il quitte Paris pour le Sud, devient papa et entre chez Dargaud en 1995 avec le tome 4 des "Formidables aventures de Lapinot".
Coup de coeur d'Angoulême, pour l'album "Slaloms" (L'Association, 1993), en 1994, il reçoit en 1996 le Totem de la bande dessinée au Salon de Montreuil.
Aux côtés de Joann Sfar et d'autres auteurs, il enchaîne avec le projet d'héroic-fantasy « Donjon » d'heroic fantasy "Donjon" (Delcourt), à la fin des années 1990.
À partir de 2000, il réalise, toujours pour Delcourt, de nombreuses séries jeunesse, comme "Allez raconte" (2001-2003), avec José Parrondo, "Le roi catastrophe" (2011-2005), dessiné par Fabrice Parme, ainsi que "Kaput & Zösky" (2002-2003), qu'il réalise tout seul.
Dans ces années, plusieurs des albums de Lewis Trondheim sont adaptés en dessins animés, par exemple "La Mouche" (Le Seuil, 1995 ; 65 épisodes diffusés sur France 3 à partir du mois de septembre 2000).
En 2004, il devient directeur de la collection "Shampooing", chez Delcourt, pour laquelle il réalise également quelques albums. Cela ne l'empêche pas de créer et de publier de nouvelles séries chez d'autres éditeurs. Ainsi, en 2011, il commence "Ralph Azham" (Dupuis), dont le tome 7 paraît en 2014 ; suivi en 2014 et 2015, de deux épisodes de "Maggy Garrison" (Dupuis), mis en images par Stéphane Oiry.
Trondheim est fait chevalier de l'ordre des Arts et des Lettres en 2005 et reçoit, l'année suivante, le grand prix du Festival international de la bande dessinée d'Angoulême.
