Tras estudiar Bachillerato, cursó Filosofía y Letras en la Universidad de Santiago de Compostela, licenciándose en Geografía e Historia en 1974 con la tesis de licenciatura Notas sobre el arte en Baio (Soneira) y sus entornos. En 1991 presentó la tesis doctoral A arte relixiosa no arciprestado de Soneira. De 1979 a 1992 trabajó como profesor de Formación Humanística en los institutos "Marqués de Suanzes" (Ferrol) y "Antón Losada Diéguez" (A Estrada). Durante el curso 1991-92 trabajó como profesor asociado en el Departamento de Historia del Arte de la Universidad de Santiago. Desde agosto de 1992 es catedrático de Geografía e Historia de Enseñanza Secundaria, ejerciendo en la actualidad en el Instituto "Antón Losada Diéguez" de A Estrada.
Xosé Mª Lema es autor de una extensa obra, así como numerosos artículos de historia, historia del arte, etnografía, lingüística, onomástica, etc. Estos son algunos de sus libros más destacados: Bamiro: un estudio do hábitat rural galego (1977), Lúa Nova-5 (1980), Lingua Galega-1º FP-1 (1982), Lingua Galega-FP 1º grao (1985), Historia do C.D. Baio e da Liga da Costa (1989), A Arte Relixiosa no arciprestado de Soneira (desde o 1500) (1992), A Arte Relixiosa na Terra de Soneira (1993, 1ª edición), Enrique Labarta Pose. Contos (1995), Un novo documento de Don Juan Antonio Posse: a 'Plática Tercera' (1838) (1998), O castelo de Vimianzo e os Moscoso de Altamira (1998), Arquitectura megalítica na Costa da Morte (antas e mámoas) (1999), Os mellores pazos da Costa da Morte (2001), Os faros da Costa da Morte (Galicia) (2001), Caminando entre dólmenes: arquitectura megalítica en la Costa da Morte (Galicia) (2002). Además, colaboró con otros investigadores en las siguientes publicaciones: "Vocabulario Gallego-Castellano" del Diccionario Enciclopédico Argos Vergara. Vocabularios Catalán, Euskera, Gallego, Portugués (1984), versión gallega del Diccionario Básico Ilustrado Español-Inglés-Gallego (cuatro tomos), Diccionario Xerais da Lingua (1993), Pequeno Diccionario Xerais da Lingua (1999), Diccionario Xerais Castelán-Galego de Usos, Frases e Sinónimos (1990), Gran Diccionario Xerais da Lingua (2000), Edigal-Galego. Primeiro método audiovisual para a aprendizaxe da lingua galega (1985), Diccionario dos Nomes Galegos (1992), O teu nome (1994) y Novo Diccionario Xerais da Lingua (2002).
Es miembro de la Real Academia Gallega, de la Sección de Etnografía y Folclore del Instituto Padre Sarmiento de Estudios Gallegos, de la mesa de redacción de la revista "Encrucillada", de la Asociación Internacional de Estudios Gallegos, de la Asociación de Traductores Gallegos y de la Asociación Gallega de Onomástica.