Melchior Lengyel werd geboren als Lebovics Menyhért in Balmazújváros, Hongarije. Hij begon zijn carrière als journalist en werkte eerst in Kassa (Košice) en later in Boedapest. Zijn eerste toneelstuk, A nagy fejedelem (De Grote Vorst), werd in 1907 opgevoerd door het Thalia Gezelschap. Het Hongaarse Nationale Theater bracht in 1908 zijn volgende drama, A hálás utókor (Het Dankbare Nageslacht), waarvoor hij de Vojnits-prijs van de Hongaarse Academie van Wetenschappen ontving, die jaarlijks wordt uitgereikt voor het beste toneelstuk. Taifun (Tyfoon), een van zijn stukken uit 1909, werd een wereldwijd succes en wordt nog steeds opgevoerd; het werd in 1914 in de Verenigde Staten verfilmd. Zijn artikelen verschenen vaak in Nyugat (West), het belangrijkste Hongaarse literaire tijdschrift van de eerste helft van de 20e eeuw. Tijdens de Eerste Wereldoorlog werd hij door de Hongaarse krant Az Est (De Avond) als verslaggever naar Zwitserland gestuurd. Zijn pacifistische artikelen en andere publicaties uit 1918 werden ook in Duitse en Franse kranten gepubliceerd en gebundeld in het boek Egyszerű gondolatok (Eenvoudige Gedachten). Zijn verhaal 'De Wonderbaarlijke Mandarijn' (A csodálatos mandarin), een 'pantomime groteske', verscheen in 1916 en inspireerde de beroemde Hongaarse componist Béla Bartók tot het ballet De Wonderbaarlijke Mandarijn (1924). Na de Eerste Wereldoorlog verbleef Lengyel langere tijd in de Verenigde Staten en publiceerde zijn ervaringen in 1922 in het boek Amerikai napló (Amerikaans Dagboek). In de jaren 1920 was hij actief in de filmindustrie; enige tijd was hij story-editor bij May-Film in Berlijn. In 1929/30 was hij mededirecteur van een theater in Boedapest. In 1931 werd hij door de Hongaarse krant Pesti Napló (Pest Journaal) als verslaggever naar Londen gestuurd. Zijn utopische roman A boldog város (De Gelukkige Stad) uit 1931 speelt zich af in een Amerikaanse stad diep in een kloof, ontstaan door de grote Californische aardbeving. In 1937 verhuisde hij naar Hollywood, Californië, en werd scenarioschrijver. Enkele van zijn verhalen werden wereldwijde successen, zoals Ninotchka (1939), waarvoor hij werd genomineerd voor de Academy Award voor Beste Originele Verhaal, en To Be or Not to Be (1942). Lengyel keerde in 1960 terug naar Europa en vestigde zich in Italië. In 1963 ontving hij de Grote Prijs van Rome voor zijn literaire werk. Na de Hongaarse Opstand van 1956 bezocht hij vaak Hongarije en wilde hij terugkeren naar zijn vaderland. Enkele weken na zijn terugkeer in 1974 overleed hij echter in Boedapest op 94-jarige leeftijd. De stadsbibliotheek van Balmazújváros, zijn geboorteplaats, werd in 2004 naar hem vernoemd.
