Логан Лерман родился в Беверли Хиллз, Калифорния. Его семья занимается зубоврачебной практикой. Логан решил, что хочет стать актером в возрасте пяти лет (хотя иногда встречается мнение, что в возрасте 2-3 лет, после увиденных фильмов Джеки Чана). Позже он начал сниматься в рекламе, а дебют в полнометражном кино состоялся в 2000 году в фильме "Патриот", где он сыграл Уильяма Мартина, одного из детей героя Мела Гибсона. В тот же период он снялся в хитовой комедии "Чего хотят женщины", где главная роль также принадлежала Гибсону. Следующая роль Логана в художественных фильмах - это "юная версия" героя Адама Гарсии в "Сильной женщине" в 2001 году. А в 2004 Лерман сыграл в "Эффекте бабочки" - героя Эштона Кетчера в детстве.

За роль в телефильме 2003 года "Покрашенный дом" Логан был награжден премией "Молодой актер" в номинации "За лучшую главную роль, сыгранную молодым актером в телефильме". В 2004 году он начал сниматься в телесериале "Джек и Бобби", играя главную роль Роберта "Бобби" Маккаллистера - будущего Президента Соединенных Штатов и младшего брата Джека, которого он пережил. Сериал шел по Телесети Warner Brothers в 2004-2005 годах. За роль Бобби Логан получил еще одну награду "Молодой актер".

Продолжая съемки в художественном кино, Лерман сыграл в "Крике совы" в главной роли Роя Эберхарта. Прокат фильма стартовал 5 мая 2006 года и принес Логану третью по счету награду премии "Молодой актер", в этот раз в номинации "За лучшую главную роль, сыгранную молодым актером в художественном фильме".

В 2007 году Логан Лерман сыграл Робина Спэрроу (сына героя Джима Кэрри Уолтера Спэрроу) в фильме "Роковое число 23". В этом же году он также появился в отлично принятом критиками "Поезде на Юму", где сыграл Уильяма Эванса, сына Дэна Эванса - героя Кристиана Бэйла. За эту роль он в очередной раз был номинирован на "Молодого актера" и снова "За лучшую главную роль, сыгранную молодым актером в художественном фильме". Это был второй год подряд, когда он был номинирован на эту награду, хотя в этот раз и не победил.

В 2008 году он сыграл роль "ребенка" в фильме "Привет, Билл!" (герой Логана ни разу не упоминается в фильме по имени). А уже летом 2009 года он появляется на съемках научно-фантастического фильма "Геймер". Здесь он исполнил роль Саймона, геймера-подростка, который управляет одним из персонажей в видеоигре, в которой вместо виртуальных используются живые люди. Североамериканская премьера фильма состоялась 4 сентября 2009 года. В том же году у Логана была еще одна главная роль - в комедии "Мой единственный" с участием Рене Зельвегер, где он сыграл молодого Джорджа Гамильтона. Здесь Лерман играет серьезного целеустремленного юного писателя, который после внезапного расставания родителей сопровождает мать и брата в путешествии через всю страну, сопровождающемся многочисленными трудностями и заканчивающемся, в итоге, в Голливуде.

В снятом по книге Рика Риордана фильме 2010 года "Перси Джексон и похититель молний" Логан сыграл главного героя - Перси Джексона. Эту же роль он сыграл в сиквеле "Перси Джексон и Море чудовищ", выход которой состоялся в 2013 году.

До выхода второй картины о Перси Джексоне Лерман сыграл главные роли еще в трех картинах - "Мушкетёры" (2011), "Хорошо быть тихоней" (2012) и "Застрял в любви" (2012).

Весной 2014 года с участием Логана вышла фэнтези драма Даррена Аронофски "Ной", главную роль в которой исполнил Рассел Кроу.

Также на 2014 год запланирован выход картины "Ярость", где Логан Лерман снялся вместе со знаменитым Брэдом Питтом.