Fils du milliardaire canadien Lawrence Stroll, il commence le karting au milieu des années 2000 et continue jusqu'en 2013, après avoir remporté plusieurs championnats au Canada. En 2010, il intègre la Ferrari Driver Academy.

En 2014, il fait ses débuts en monoplace en Formule 4 italienne avec l'écurie Prema Powerteam et décroche le titre dès sa première saison. Il enchaîne avec un deuxième titre en 2015 en remportant les Toyota Racing Series en Nouvelle-Zélande. La même année, il termine cinquième du championnat d'Europe de Formule 3, malgré une conduite dangereuse à certains moments (il a même été banni d'une course). Fin 2015, il quitte la Ferrari Driver Academy pour devenir pilote d'essai chez Williams. Avec Prema, réputée pour être l'une des meilleures structures de formules de promotion, il survole la saison 2016 de Formule 3 européenne et est sacré champion. Fin 2016, l'écurie Williams le confirme comme titulaire aux côtés de Felipe Massa pour la saison 2017. En alliant talent et argent, Lance devient, à l'âge de dix-huit ans, le deuxième plus jeune pilote de l'histoire et le premier Canadien depuis Jacques Villeneuve en 2006.

En F1 avec Williams

Le début de saison est difficile, avec trois abandons en six courses. Il monte toutefois sur son premier podium au Grand Prix d'Azerbaïdjan, devenant ainsi le deuxième pilote le plus jeune à atteindre cette performance. Sa meilleure qualification est une quatrième place en Italie. Il termine 12e du championnat et a montré de nets progrès au fil de la saison, battant parfois son coéquipier plus expérimenté. Sa saison est marquée par un manque de constance, mais aussi par des moments forts prometteurs. Critiqué pour son jeune âge et pour le soutien financier de son père, il a néanmoins prouvé qu'il était capable de s'adapter au plus haut niveau.

Pour sa deuxième saison chez Williams, Lance dispose d'une voiture moins compétitive, ce qui limite ses opportunités de marquer des points. Son meilleur résultat est une huitième place au Grand Prix d'Azerbaïdjan. Il termine 18e du championnat avec seulement six points. Sa seule consolation est d'avoir régulièrement surpassé son nouveau coéquipier, Sergey Sirotkin, en course, malgré des difficultés persistantes en qualifications. Il a fait preuve d'une meilleure constance dans ses performances en course, malgré les limites de la voiture. En fin de saison, son père rachète l'écurie Force India et Lance rejoint naturellement l'équipe pour la saison suivante, au détriment d'Esteban Ocon.

Racing Point

En 2019, il rejoint donc Sergio Pérez chez Racing Point, le nouveau nom de Force India. Il réalise des progrès en qualifications, avec notamment une cinquième place au Canada, et ses performances globales sont plus constantes que les années précédentes. Il continue de progresser en matière de gestion de course et de rythme. Sa saison est considérée comme un pas dans la bonne direction pour sa carrière. Il se classe 15e du championnat, avec une quatrième place en Allemagne comme meilleur résultat.

En 2020, l'écurie Racing Point produit une voiture plus compétitive. Lance termine quatrième lors des troisième et sixième manches (Hongrie et Espagne), puis monte sur le podium en Italie. Il décroche sa première pole position en Turquie, mais termine à la neuvième place lors de la course. Lors du Grand Prix de Sakhir, Perez remporte sa première victoire, tandis que Lance se classe troisième. Critiqué pour ne pas avoir maximisé le potentiel de la voiture aussi souvent que son coéquipier et pour ses performances irrégulières, il a néanmoins montré des progrès significatifs, notamment en qualifications.

Aston Martin

En 2021, Racing Point devient Aston Martin et Lance a un nouveau coéquipier : Sebastian Vettel, quadruple champion du monde. Avec une voiture manquant de performance, en partie à cause des changements réglementaires, il est généralement surpassé par Vettel en qualifications, mais il est plus régulier en course. Il continue de faire des progrès en termes de constance et de gestion de course. Avec comme meilleur résultat une sixième place au Qatar, il termine treizième du championnat, juste derrière Vettel.

La saison 2022 est une nouvelle fois difficile pour Aston Martin. La voiture est peu compétitive en début de saison. Sur les 22 Grands Prix, l'équipe ne marque des points qu'à huit reprises, avec six dixièmes places. Son meilleur résultat est une sixième place à Singapour. Il termine 15e du championnat.

En 2023, Aston Martin fait un bond en avant avec une voiture très compétitive. Lance accueille un nouvel équipier : Fernando Alonso, double champion du monde. Même s'il montre une nette amélioration en qualifications, la comparaison avec l'Espagnol est difficile pour le Canadien. Après huit courses, alors que l'Espagnol est monté six fois sur le podium, Lance n'a qu'une quatrième place à son actif, acquise lors du Grand Prix d'Australie. La deuxième partie de la saison est marquée par une baisse de forme de l'équipe, et Lance enchaîne les mauvais résultats avant de terminer deux fois cinquième en fin de saison. Il se classe dixième au championnat (son meilleur classement), mais loin derrière son coéquipier, qui termine quatrième.

En 2024, Lance aborde la saison avec optimisme, compte tenu des performances de l'année précédente. Malheureusement, la monoplace est nettement moins compétitive que l'année précédente, ce qui se traduit par une absence totale de podium. Au début de la saison, il affiche un niveau équivalent à celui de son coéquipier, Fernando Alonso, notamment en qualifications. Il marque un point lors du premier Grand Prix en se classant dixième, puis termine sixième en Australie. La deuxième partie de la saison est cependant catastrophique, puisqu'il ne marque plus un seul point lors des onze dernières manches, ce qui constitue sa plus longue série sans points jamais enregistrée. Finalement, il a de nouveau été dominé par Alonso dans leur duel interne. Alors que l'Espagnol se classe neuvième du championnat, Lance n'est que treizième. Cette saison 2024 confirme ses difficultés à s'imposer durablement au sein de l'élite, bien que son expérience de neuf saisons en Formule 1 en fasse le pilote canadien le plus expérimenté de l'histoire de la discipline.