GS-NS Ca Lê Thuần sinh năm 1938 tại Mỏ Cày- Bến Tre trong một gia đình trí thức. Cha ông là nhà giáo Ca Văn Thỉnh, em trai ông là nhà thơ Lê Anh Xuân (Tức Ca Lê Hiến), em gái là nữ đạo diễn Ca Lê Hồng, em trai là họa sĩ Ca Lê Thắng. Chính vì thế nên ngay từ nhỏ, ông đã thấm nhuần những âm điệu hò, dân ca trữ tình, điều đó ảnh hưởng đến ngôn ngữ âm nhạc của ông sau này.
Bến Tre là vùng đất có truyền thống yêu nước nên như nhiều thanh niên khác, ông sớm giác ngộ Cách Mạng và năm 16 tuổi, ông đã theo đoàn văn công ra chiến khu rồi sau đó tập kết ra Bắc. Năm 1957, ông theo học sáng tác tại Trường Âm nhạc Việt Nam và năm 1959, ông tiếp tục theo học sáng tác và lý luận âm nhạc Nga. Trở về nước năm 1964, ông làm công tác giảng dạy sáng tác và lý luận tại Trường Âm nhạc Việt Nam, góp phần xây dựng các chương trình, giáo trình các mô kiến thức âm nhạc cơ bản và chính quy, đồng thời tham gia sáng tác thính phòng. Sau ngày thống nhất đất nước, ông trở về miền Nam công tác tại Nhạc viện TPHCM.
Từ năm 1987 đến năm 1997, ông là đại biểu Quốc hội, là phó chủ nhiệm Ủy ban Văn hóa-Giáo dục thanh niên, thiếu niên và nhi đồng của Quốc hội. Năm 1989, ông nhận chức Giám đốc Sở Văn hóa-Thông tin TPHCM. Năm 1997, ông là giám đốc Nhạc viện TPHCM cho đến khi nghỉ hưu. Sau khi nghỉ hưu, ông đã tổ chức mời các ca sĩ, nhạc sĩ thực hiện những chương trình biểu diễn, truyền thụ kinh nghiệm ca diễn cho các thế hệ sinh viên đi chuyên sâu vào nghiên cứu học tập dân ca ba miền. Từ năm 2001, ông là Tổng thư ký Hội Âm nhạc TPHCM, sau này là chủ tịch Hội Âm nhạc TPHCM.
Trong cuộc đời, GS- NS Ca Lê Thuần đã để lại cho âm nhạc Việt nhiều tác phẩm lớn như: Giao hưởng thơ cung Rê trưởng; Tranh giao hưởng "Dáng đứng Việt Nam" (1974 ); Bản ballad -giao hưởng (1999 ); Tác phẩm "Mặt trời và niềm tin" (2001 ); Concerto cho piano và dàn nhạc (1983); Cantata -giao hưởng Việt Nam "Tiếng hát trái tim ta" (1979), "Bài ca Việt Nam" (2001), "Âm vang Bình Dương" (2002); Tổ khúc giao hưởng- kịch múa "Ngọc trai đỏ" (1998); Nhạc cho vở ballet "Lục Vân Tiên" và Kiều Nguyệt Nga (2001); Các tác phẩm nhạc thính phòng, trong đó có: Chủ đề và biến tấu cho piano (1973); Sonata cho piano (1973)… và đạt nhiều giải thưởng quan trọng như Giải B của Hội Văn nghệ Giải phóng (1976), Giải A của Vụ Âm nhạc và Múa (1980), Giải Nhì của Hội Nhạc sĩ Việt Nam (1998), Huy chương Vàng, Bạc trong Liên hoan Kịch múa Việt Nam lần thứ nhất (2001) và được Nhà nước phong hàm Phó Giáo sư năm 1983, Huân chương lao động hạng I năm 2000.
Linh cữu của GS-NS Ca Lê Thuần sẽ được quàn tại Nhà tang Lễ TPHCM.