После окончания курса в Политехнической школе Ламе вскоре был приглашён, вместе с Клапейроном, в Россию, где руководил в правление императора Александра I работами по организации дорог. В период 1820-1832 годов он преподавал в ранге профессора в Институте корпуса инженеров путей сообщения. Был направлен в командировку продолжительностью шесть месяцев в Англию с целью исследования состояния железных дорог. В рамках своего пребывания в Англии познакомился со знаменитым железнодорожным инженером Джоржем Стефенсоном.
Вернувшись во Францию в 1832, Ламе был назначен профессором физики в политехнической школе. Принимал активное участие в постройке железных дорог из Парижа в Версаль и в Сен-Жермен.
С 1845 Ламе был экзаменатором в политехнической школе по физике, механике и машиноведению. Полная глухота заставила его выйти в отставку в 1863. Ламе был членом Парижской академии (1843) и многих научных обществ. Помимо своих занятий в политехнической школе Ламе занимал одно время (с 1848) кафедру теории вероятностей на факультете наук и при этом последовательно читал целый ряд курсов: по математической теории упругости, по теплоте, по теории эллиптических функций и т. д.