Lena Stolze wurde am 8. August 1956 in Ost-Berlin als Tochter der Schauspielerin Gabriele, geb. Gretschel, und des Tenors Gerhard Stolze geboren. Die Familie verließ die DDR jedoch im Jahre 1961 und zog nach Wien, wo die Tochter als österreichische Staatsbürgerin aufwuchs und ihre Matura ablegte. Zum Studium zog es Stolze dann nach München, wo sie sich zunächst in Germanistik und Kunstgeschichte einschrieb, das Studium dann jedoch abbrach, um 1975 eine Schauspielausbildung am Max-Reinhardt-Seminar in Wien zu beginnen.

Auch diese gab sie schnell auf, denn bereits im Jahr darauf wurde sie von Rudolf Noelte für dessen Inszenierung von Hauptmanns "Die Ratten" an die Freie Volksbühne geholt, wo sie die Walburga gab. In der Folge spielte sie dort neben Will Quadflieg die Recha in Lessings "Nathan der Weise" (Regie: Kurt Hübner) und unter Hans Lietzau Hauptmanns Leontine in "Der Biberpelz" (Schillertheater).

1977 übernahm Stolze dann ihre erste Rolle in einem Spielfilm, in Noeltes TV-Adaption von "Die Ratten". Im Jahr darauf spielte sie in Michael Hanekes Frühwerk "Lemminge". Sie blieb jedoch weiterhin in erster Linie dem Theater verbunden und debütierte 1979 am Wiener Burgtheater in dem Musical "Der Zauberer von Oz". Weitere Stationen sollten folgten, darunter das Münchner Residenztheater, das Thalia Theater in Hamburg, das Schauspielhaus Frankfurt, das Renaissance Theater Berlin und das Deutsche Schauspielhaus Hamburg.

Im Jahr 1982 feierte Lena Stolze mit ihrem Debüt auch gleich ihren Durchbruch auf der Kinoleinwand und das in ungewöhnlicher Konstellation: Sie spielte nämlich in zwei Filmen von unterschiedlichen Regisseuren dieselbe Figur. So sah man sie als Sophie Scholl zunächst in Michael Verhoevens "Die weiße Rose", ihrem Kinodebüt, und dann erneut in Percy Adlons "Fünf letzte Tage". Für ihre glaubhafte und intensive Verkörperung der Widerstandskämpferin in beiden Dramen wurde sie mit einem Filmband in Gold beim Deutschen Filmpreis ausgezeichnet.

1983 holte sie Adlon für seinen Film "Die Schaukel", nach dem autobiographischen Roman der Dichterin Annette Kolb, dann erneut vor die Kamera. Auch hier konnte Stolze überzeugen und wurde für ihre Leistung mit dem Bayerischen Filmpreis geehrt. Eine weitere Hauptrolle spielte sie im Jahr darauf in Norbert Kückelmanns Justiz-Drama "Morgen in Alabama".

In den Folgejahren stand die Schauspielerin für zwei "Derrick"-Folgen vor der Kamera und wirkte in der deutsch-finnischen Koproduktion "Maschenka" (1985-87) mit. Der Schwerpunkt ihrer Arbeit lag jedoch auf der Bühne. So spielte sie am Hamburger Thalia Theater zwischen 1984 und 1992 unter anderem die Ophelia in Heiner Müllers "Hamletmaschine" (Regie: Robert Wilson) und arbeitete mit Jürgen Flimm, Jürgen Gosch, Achim Benning, Wolfgang Wiens und Norbert Skrovanek zusammen, mit dem sie zwischenzeitlich auch verheiratet war und die Produktionsfirma Blaufilm gründete.

1989 kam es erneut zur Zusammenarbeit mit Michael Verhoeven in "Das schreckliche Mädchen". Für ihre darstellerische Leistung in der Rolle der hartnäckigen Titelfigur Sonja, die die NS-Vergangenheit ihrer Kleinstadt nicht ruhen lassen will, wurde Lena Stolze 1990 ein weiteres Mal mit einem Deutschen Filmpreis geehrt. Die Rolle brachte ihr darüber hinaus auch den Preis der deutschen Film- und Fernsehkritiker sowie einen "Silver Hugo" beim Chicago International Film Festival" ein. Verhoevens zugespitzte Komödie wurde 1991 mit einem Silbernen Bären für die Regie auf der Berlinale ausgezeichnet und zudem als deutscher Beitrag für den Oscar nominiert.

In den 1990ern waren es dann vor allem TV-Spielfilme wie "Winterkind" (1997, Regie: Margarethe von Trotta), in denen Stolze zu sehen war. Ihre tragenden Rollen in der Krimikomödie "Diebinnen" (1995) und dem historischen Biopic "Mein Herz – Niemandem!" (1997) von Helma Sanders-Brahms stellten, zusammen mit einer Nebenrolle in Joseph Vilsmaiers "Schlafes Bruder" (1995) die wenigen Ausnahmen dar, in denen sie auch auf der Leinwand Präsenz zeigte. Nachdem sie zuletzt 1992 am Hamburger Thalia als Nina in Tschechows "Die Möwe" auf der Bühne gestanden hatte, waren auch Theaterauftritte Lena Stolzes im letzten Jahrzehnt vor dem Millennium rar.

Im neuen Jahrtausend knüpfte die Schauspielerin dann wieder an die künstlerisch so produktive Frühzeit an. War sie in Dani Levys "Väter" (2002) noch in einer Nebenrolle als Anwältin zu sehen, so spielte sie in Felix Randaus First-Steps-Award-nominiertem Drama "Northern Star" (2003) eine tragende Rolle als Mutter der Hauptfigur Anke (Julia Hummer). Im gleichen Zeitraum arbeitete Stolze darüber hinaus erneut mit Margarethe von Trotta zusammen ("Rosenstraße") und spielte eine weitere Mutterrolle in Dito Tsintsadzes preisgekröntem "Schussangst". Sie stand in etlichen Fernsehproduktionen, darunter mehreren "Tatort"-Folgen vor der Kamera und übernahm schließlich eine feste Rolle in der TV-Krimireihe "Der Elefant – Mord verjährt nie" als Polizeirätin Dr. Krüger (2002-2005).

2007 sah man Lena Stolze dann in Robert Thalheims hoch gelobtem "Am Ende kommen Touristen", der in der Rubrik "Un certain regard" in Cannes lief. Im Jahr darauf spielte sie in "Ein Teil von mir" und dem Jugenddrama "2er ohne" erneut Mutterrollen. In "Vision – Aus dem Leben der Hildegard von Bingen", in dem sie die Novizin Jutta gab, kam es dann 2009 zu einer weiteren Zusammenarbeit mit von Trotta. Außerdem spielte sie in Joseph Vilsmaiers tragischer Filmbiografie "Nanga Parbat" die Mutter der Messner-Brüder (2010) und arbeitete 2010 im Drama "Mahler auf der Couch" einmal mehr mit Percy Adlon zusammen. In Pia Strietmanns "Tage die bleiben" (2011) einem Balanceakt zwischen Drama und Komödie, spielte sie eine Mutter, deren Tod eine Familie auseinander zu reißen droht und diese dann doch in neuer Form zusammenbringt.

Mit wenigen Ausnahmen wie Frederik Steiners "Und morgen Mittag bin ich tot" (2013) oder Norbert Lechners "Ente gut! Mädchen allein zuhaus" (2016) war Lena Stolze in den folgenden Jahren häufiger auf dem Fernsehbildschirm zu sehen als auf der Kinoleinwand. So spielte sie in der ZDF-Samstagskrimi-Reihe "Kommissarin Heller" von 2013 bis 2021 eine durchgehende Rolle als Psychologin Dr. Barbara Jacobi. Außerdem hatte sie neben Auftritten in Episoden von Serien wie "Lena Lorenz", "Helen Dorn", "In aller Freundschaft" und "Der Zürich-Krimi" auch diverse Rollen in TV-Spielfilmen, beispielsweise Christoph Röhls "Die Auserwählten" (2014), Thomas Bergers "Angst – Der Feind in meinem Haus" (2017) und Anno Sauls "Die Welt steht still" (2021). Eine zentrale Rolle spielte sie als Ehefrau eines Serienmörders im Kieler "Tatort: Borowski und der Schatten des Mondes" (2022) in der Regie von Nicolai Rohde.

Lena Stolze ist mit dem Dramaturg Michael Eberth verheiratet, mit dem sie drei Kinder hat und in Berlin lebt.