Nhạc sĩ Hoàng Vân, tên thật là Lê Văn Ngọ, sinh ngày 24-7-1930 trong một gia đình trí thức tại Hà Nội. Được học nhạc lý từ khi còn rất nhỏ, mới 15 tuổi, Hoàng Vân đã sáng tác những tác phẩm đầu tiên cho riêng mình. Năm 16 tuổi, ông gia nhập Đội thiếu niên cứu quốc Mai Hắc Đế, là liên lạc viên tự vệ khu Đông Kinh Nghĩa Thục Hà Nội rồi làm phụ trách Thiếu sinh quân Trung đoàn 165, Sư đoàn 312. Sau đó, ông tham gia Đội Tuyên truyền vũ trang, làm báo chí và công tác địch vận của trung đoàn, sư đoàn và phụ trách văn nghệ ở Sư đoàn 312.
Sau đó, ông được cử sang Nhạc viện Trung ương Trung Quốc học tập. Trở về nước sau 6 năm dùi kinh mài sử, anh lính Điện Biên ngày nào đã trở thành người chỉ huy dàn nhạc đoàn ca nhạc Đài Tiếng nói Việt Nam kiêm chỉ đạo nghệ thuật, đồng thời tham gia giảng dạy môn sáng tác và phối khí tại Nhạc viện Hà Nội cho đến năm 1989.
Hoàng Vân bắt đầu sáng tác từ năm 1951 với những ca khúc "Chiến thắng Hoà Bình", "Tin chiến thắng", "Chiến thắng Tây Bắc",... Năm 1954, ông sáng tác ca khúc nổi tiếng "Hò kéo pháo". Từ đây sự nghiệp sáng tác của ông bắt đầu nở rộ với hàng loạt ca khúc nổi tiếng như "Hà Nội - Huế - Sài Gòn", "Quảng Bình quê ta ơi", "Nổi trống lên rừng núi ơi", "Không cho chúng nó thoát", "Bài ca giao thông vận tải", "Chào anh giải phóng quân - Chào mùa xuân đại thắng", "Hai chị em", "Tiếng cồng giải phóng - Tiếng cồng chiến thắng" (bút danh Y - Na), "Trên đường tiếp vận" (bút danh Y - Na), "Người chiến sĩ ấy" , "Guồng nước quay"... Nhiều bài hát của ông đã trở thành "ngành ca" - bài hát truyền thống của ngành. Ví dụ như "Bài ca xây dựng", "Bài ca người giáo viên nhân dân", "Hát về cây lúa hôm nay", "Tôi là người thợ lò", "Bài ca giao thông vận tải", "Bài ca người thủy thủ"...
Ngoài công việc sáng tác, ông còn tham gia công tác giảng dạy ở Nhạc viện Hà Nội và rất nhiều học trò của ông đã thành danh như nhạc sĩ An Thuyên, Trương Ngọc Ninh, Văn Thành Nho, Phú Quang… Nhạc sĩ Hoàng Vân cũng viết rất nhiều sách về âm nhạc.
Với những đóng góp cho nền âm nhạc nước nhà, nhạc sĩ Hoàng Vân được trao Giải thưởng Hồ Chí Minh về văn học nghệ thuật vào năm 2000. Sau đó 12 năm, ông được nhận danh hiệu Công dân Thủ đô ưu tú.
Vợ nhạc sĩ Hoàng Vân là một bác sĩ. Hai ông bà có 2 người con, đó là nhạc trưởng Lê Phi Phi và chị Lê Y Linh, tiến sĩ âm nhạc tại Pháp.