벨라루스공화국의 오르샤에서 태어났다. 고멜의 유대인 김나지움을 졸업한 비고츠키는 모스크바대학교에 진학해서 의학을 공부하다 나중에는 법학으로 전공을 바꾸어 법과대학을 졸업했다. 모스크바대학교에 다니는 동안 비공식 교육기관이었던 샤냐프스키대학교에서 철학과 심리학 과정을 이수한 그는 심리학자 브론스키의 심리학과 교육학 강의를 듣고 감명을 받았다.

대학을 졸업한 후에는 고멜에서 중등학교 교사로 재직했고, 대중음악학교에서 미학과 예술사를 강의하며 여러 잡지에 연극과 문학에 대한 비평을 발표했다. 또한 고멜사범기술대학에서 심리학 실험실을 조직하고 본격적으로 심리학 연구에 몰두했다. 그는 1924년 레닌그라드에서 개최된 제2차 러시아심리신경학회에서 「조건반사적 조사방법과 심리적 조사방법」이라는 논문을 발표하며 심리학자로 주목받기 시작했다. 이 논문으로 세간의 반향을 얻은 그는 모스크바국립실험심리학연구소에서 연구할 기회를 잡았고 여기에서 「예술의 심리학」 논문으로 학위를 받았다. 이후 37세에 결핵으로 사망하기까지 10년 동안 비고츠키는 저술활동과 연구에 몰두하며 레온티예프, 루리야와 함께 현대 심리학의 독창적인 이론으로 평가받은 비고츠키학파 이론을 정립했다.
비고츠키의 저서는 소비에트 시절, 특히 스탈린 시대에 출판이 금지되었다. 그러나 그의 업적은 소비에트 심리학계에 많은 영향을 주었으며, 1960년대 이후에는 서구의 학자들에게도 공감을 얻었다. 현재까지도 그의 이론을 연구하는 이론서가 계속 출간되고 있으며, 러시아에서는 1982년부터 84년 사이에 『비고츠키 전집』이 여섯 권으로 출간되기도 했다.

주요 저서로는 『예술의 심리학』(1925), 『심리학 위기의 역사적 의미』(1925∼26), 『장애아동의 발달과 교육진단』(1931), 『고등정신기능의 발달사』(1931), 『심리학 강의』(1932), 『정신분열증 환자의 사고』(1934)와 피아제의 저서인 『아동의 언어와 사고』(1923)의 러시아 번역판에 쓴 장문의 「서문」(1932) 등이 있고 180여 편의 논문과 저술을 남겼다. 비고츠키 사후에 출판된 유작인 『사고와 언어』에는 심리학과 언어학·문학·철학·교육학에 대한 그의 탁월한 지식과 분석능력이 담겨 있다.