В довольно-таки бедной стране, каковой была в то время Польша, благодаря отцу Сташек ни в чем не испытывал недостатка. У него была французская гувернантка, множество игрушек и книг. Уже в четыре года он научился читать, а к десяти годам стал настоящим «пожирателем всяких книг». Имея свободный доступ к обширной домашней библиотеке, он читал все, что попадало в руки. Начинал, конечно, с детских книг, а потом, взрослея, принялся за шедевры национальной поэзии, романы, научно-популярные книги, к которым имел явную склонность, включая работы в области астрофизики. Изучал и многочисленные анатомические атласы. Он обладал настоящим сокровищем – энциклопедией «Чудеса природы», которую ему подарил отец и продав которую в то время можно было купить хороший костюм. Наибольшее влияние на сына имел отец – «умеренный пилсудчик». (Кстати, уже с высоты прожитых лет Станислав Лем очень высоко ценил первого главу возрожденного польского государства, маршала Польши: «Величайшим поляком ХХ века для меня является Юзеф Пилсудский. С перспективы 1920-х годов он единственный, кто по-настоящему видел угрозы нашей стране, и он единственный, пусть и безуспешно, пытался найти способы, которые обеспечили бы действенное противодействие этим угрозам».)

Станислав Лем учился в начальной школе им. С. Жулкевского, а затем в гимназии им. К. Шайнохи во Львове. Был хорошим учеником, а уровень его интеллекта во время обследования воспитанников гимназий в 1936–1937 годах оценили в 180 пунктов, что явилось лучшим результатом во всей южной Польше. Вспоминая свои детские годы, Станислав Лем отмечал: «По-настоящему сложные времена наступили для меня только в школьные годы. Методы воспитания в то время были значительно более строгими, воспитанием в определенной степени занималось все общество, а не только семья: например, в гимназии существенно более значительным, чем сейчас, был авторитет учителя. Много элементов общественного устройства предвоенной Польши непосредственным образом реально воздействовало на стиль и смысл воспитания – результатом был даже и патриотизм. Я представлял собой типичный пример «буржуазного ребенка» и дома контролировался двусторонне: француженкой, совершенно не знавшей польского языка, которая погружала меня в язык парижан, и репетитором, студентом-юристом, следившим, чтобы я выполнял все, что было задано. Как мне, однако, в то время удавалось выполнять химические, электрические и авиационные эксперименты (летал не я сам, а мои самолетики) и к тому же еще конструировать много удивительных механизмов – не знаю».

На гимназические годы приходится и первый литературный опыт будущего писателя, о котором он так вспоминал: «Когда мне было двенадцать лет и я учился в первом классе гимназии, в подарок от отца получил первую пишущую машинку марки «Ундервуд» и на ней напечатал первые литературные произведения. На каникулах я с матерью был в Чарнохоже, в наиболее вытянувшейся на юг части Карпат. Там спиливали деревья, которые спускали в долину по узкоколейке без локомотива, для чего усаживались на штабель бревен, был там и тормозящий, ездили по очень крутым дорогам – все это произвело на меня огромное впечатление. И я решил тогда все это описать на моей машинке и в какой-то момент открыл для себя, что, описывая, вовсе не обязан полностью придерживаться того, что было в действительности, а могу выдумывать события, которые не происходили: что вагон бежал совсем в другую сторону и вообще что это был не вагон. Я почувствовал себя окрыленным и восхищенным тем, что этими словами, выстукиваемыми на машинке, я могу создавать не существующую, выдуманную мной самим действительность. Начал писать, причем не знаю почему, но мне это показалось необычайно увлекательным, и когда отец зашел в комнату, он застал меня смеющимся над машинкой. Я был восхищен не столько собой, сколько этим моим произведением».

Впоследствии, в 1966 году, свои детские годы Станислав Лем описал в автобиографическом романе «Высокий замок». В 1939 году Станислав Лем окончил гимназию и получил аттестат зрелости. Имея склонность к науке и технике, а также получив удостоверение на право вождения автомобилем, что в то время было редкостью, он успешно сдал вступительные экзамены в Львовский политехнический институт и готов был приступить к учебе. В это же время начал писать стихи.

Но 1 сентября 1939 года началась Вторая мировая война, и в соответствии с пактом Молотова – Риббентропа Львов оказался на территории СССР. Лем вспоминал: «Где-то около 20 сентября, находясь на улице Сикстуской во Львове, я видел падение Польши. Артиллерийский полк, который располагался в Цитадели, венчающей Сикстускую улицу, двигался вниз и занимал всю длину этой огромной артерии. Это наблюдало множество людей; уже, наверное, было известно, что Советы вошли в город… В какой-то момент я увидел, как из боковых улиц на лошадях выехали советские солдаты; у всех были монгольские лица и раскосые глаза, каждый из них держал в правой руке «наган», а в левой – гранату. Они приказали нашим солдатам слезть с лошадей и артиллерийских повозок, снять портупеи, бросить оружие и просто разойтись. Эта огромная цепь орудий, повозок, лошадей, которая была брошена, произвела на нас такое невообразимое впечатление, что все стояли и плакали. Слезы у нас текли по лицам, это было ужасно. Тогда я не думал, что все это очень символично, вообще ничего не думал, только стоял и плакал…»

Началась новая жизнь. Из-за буржуазного происхождения Станиславу Лему было отказано в праве обучаться в политехническом институте, но благодаря связям отца он начал (правда, без энтузиазма) учиться на медицинском факультете Львовского университета, а альтернативой была служба в Красной армии. Будучи студентом, он отказался от вступления в комсомол, когда ему как отличнику это предложили, прибегнув к уловке: уверяя комиссию, что вступление в комсомол является его давнишней мечтой, он утверждал, что к вступлению еще не готов духовно и ему нужно еще подучиться, прочитать труды классиков марксизма-ленинизма. Комиссия переубедить его не смогла.

В 1941 году, после захвата Львова фашистской Германией, Станислав Лем устроился на работу в качестве помощника механика и сварщика в гараж одной немецкой фирмы, занимавшейся сбором сырья для военной промышленности путем демонтажа поврежденной в боях немецкой и советской военной техники и благодаря этому какое-то время содержал семью. Пришлось ему также под командованием немцев выносить из подвалов тюрьмы разлагающиеся трупы заключенных, расстрелянных советскими военными при отступлении. В один из моментов он фактически спас жизнь своим родителям, организовав их побег со сборного пункта, где собирали евреев для дальнейшего решения их судьбы. Благодаря фальшивым документам семье Лема удалось избежать заключения в еврейское гетто и пережить немецкую оккупацию. Во время работы Станислав Лем столкнулся с польской подпольной организацией Армии Крайовой, для которой доставал – без непосредственного вступления в нее – взрывчатые вещества для борьбы с немцами («Когда во время немецкой оккупации с территории бывшей Восточной ярмарки во Львове я выносил под комбинезоном мешочки со взрывчаткой и полные патронов плоские магазины для ручных автоматов Дегтярева, мысль о том, что вынесенное мной, возможно, укокошит кого-нибудь из немцев, доставляла мне несказанное удовольствие»). К тому же «в гараже было на редкость удобно заниматься саботажем. Засыпать в бак немного песочка, надрезать тормозные шланги». Там же он «сделал одно приспособление, чтобы машины почаще ломались». Станиславу Лему «было приятно чувствовать, что… причастен к какому-то патриотическому делу».