Лейн Стэйли родился в семье Фила Стэйли (англ. Phil Staley) и Нэнси МакКоллум (англ. Nancy McCallum) в Кирклэнде, штат Вашингтон. Когда ему было 7 лет, его родители развелись, после чего его воспитывали мать и отчим, Джим Элмер. В начале 2002 г., незадолго до смерти, Лейн описывал опыт переживания развода родителей: "Мой мир превратился в кошмар, вокруг меня были только тени. Мне сказали, что мой отец умер, но моя семья всегда знала, что он где-то неподалёку, сидит на наркотиках. С того времени я всегда спрашивал себя "Где мой папа?". Мне было очень грустно и мне его не хватало. Он выпал из моей жизни на 15 лет". В этом же интервью он сказал, что убедил себя, что если станет знаменитостью, его отец вернётся.
Стэйли начал играть на ударных, когда ему было 12 лет; он играл вещи из репертуара некоторых глэм-коллективов, в то же время он хотел быть вокалистом. После распада его группы Sleeze в 1986 году, Стэйли сформировал Alice N' Chainz, группу, которая, по его словам, "одевалась в бабские шмотки и играла speed metal". Название Alice N' Chainz (русск. "Алиса в цепях") отражало ироническое отношение Стэйли к ортодоксальным металлистам, которые украшали свою одежду множеством цепей. Новая группа выступала в Сиэтле, играя кавер-версии песен Slayer и Armored Saint. Стэйли встретил Джерри Кантрелла, работая в репетиционной студии Music Bank, где два музыканта стали соседями по комнате. Alice N' Chainz вскоре распалась и Стэйли присоединился к фанк-коллективу, которому требовался гитарист. Стэйли предложил Кантреллу присоединиться к коллективу в качестве сессионного гитариста. Кантрелл согласился, при условии, что Стэйли присоединится к группе Кантрелла Diamond Lie, которая в то время включала в себя ударника Шона Кинни (англ. Sean Kinney) и басиста Майка Старра (англ. Mike Starr). В конечном счёте фанк-проект распался и Стэйли присоединился к Кантреллу на постоянной основе. Diamond Lie играли в клубах на северном Тихоокеанском побережье, часто растягивая 15-минутный материал на 45-минутный сет. Немного позже группа поменяла название на Alice in Chains.
Alice in Chains выпустили дебютный альбом Facelift 21 августа 1990 г. Второй сингл, "Man in the Box", слова к которому написал Стэйли, стал полномасштабным хитом. "Man in the Box" широко известен и узнаваем благодаря характерной "заглавной бессловесной мелодии, характерному напряжённому вокалу Лейна Стэйли, совпадающим в унисон с перегруженным звуком гитар, вместе с более сухим и менее резким голосом Кантрелла". Facelift стал дважды платиновым согласно данным RIAA, будучи проданным в количестве более двух миллионов копий в США. В сентябре 1992 г. Alice in Chains выпустили Dirt, самый успешный альбом группы. Хорошо принятый критиками, он дебютировал на шестой строчке Billboard 200 и был сертифицирован как четырежды платиновый. Группа не проводила длительных гастролей в поддержку альбома из-за наркозависимости Стэйли. В ходе гастролей басист Старр покинул группу по личным причинам. На смену ему пришел Майк Айнез.
Хотя Кантрелл писал или принимал участие в написании почти всей музыки Alice in Chains, Стэйли писал всё больше и больше текстов песен, в итоге написав около половины текстов группы и написав полностью три песни - "Hate to Feel", "Angry Chair" и "Head Creeps". В текстах Стэйли чётко прослеживается его борьба с героиновой зависимостью и другие личные проблемы.
В 1994 году увидел свет второй акустический мини-альбом Jar of Flies. Он дебютировал на первой строчке хит-парадов, став первым альбомом Alice in Chains и первым мини-альбомом, достигшим такого успеха. Другие члены Alice in Chains, наблюдая ухудшающееся состояние Стэйли, предпочли не проводить тур в поддержку Jar of Flies. После выхода альбома Стэйли лёг в реабилитационную клинику и начал работать над сторонними проектами с несколькими музыкантами из Сиэтла, включая Майка МакКриди (англ. Mike McCready) из Pearl Jam и Барретта Мартина из The Screaming Trees. Новая группа Стэйли работала над материалом в течение нескольких месяцев и в итоге провела выступление в The Crocodile Cafe под именем The Gacy Bunch. Через несколько недель группа изменила название на Mad Season. В декабре 1995 г. Mad Season исполнили две песни, "Lifeless Dead" и "I Don't Know Anything", на спутниковой радиопередаче Pearl Jam, Self-Pollution. Группа закончила запись альбома, названного Above, который был выпущен в марте 1995 г. Первый сингл, "River of Deceit", стал скромным успехом на альтернативных радиостанциях; "I Don't Know Anything" иногда звучит в радиоэфире и в текущее время. Видеозапись концерта в Moon Theatre в Сиэтле была выпущена в августе 1995 г. под названием Live at the Moore.
В период вынужденного "отпуска" Alice in Chains слухи о героиновой зависимости Стэйли стали широко циркулировать в массмедиа и в среде слушателей, частично из-за изменений в физическом состоянии и внешнем виде музыканта, вызванными длительным употреблением героина. После выступления Стэйли в качестве приглашённого музыканта на концерте Tool, в композиции "Opiate", журнал Seattle Post-Intelligencer отметил следующее: "На концерте 'Rockstock' радиостанции KISW-FM, прошедшем в Kitsap County Fairgrounds в Бремертоне в мае 1994 - спустя месяц после смерти Курта Кобейна - Стэйли внезапно появился на концерте. Он выглядел больным и был в шерстяной лыжной маске, пряча своё лицо за ней". В этот период начали циркулировать упорные и неподтверждённые слухи о ухудшающемся состоянии здоровья Стэйли, от версий о гангрене до версий об отсутствующих пальцах. Марк Арм из Mudhoney сказал следующее: "Помню, видел его в 95-м году... его рвало, и он был полностью зелёным, и мой желудок настроился на ту же волну, когда я наблюдал за человеком, который находится на пути, с которого не может свернуть".
Alice in Chains собрались снова в 1995 г. для записи альбома Alice In Chains, иногда называемого "Треножник" (из-за фотографии трёхногой собаки на обложке альбома). Альбом дебютировал на вершинах американских чартов и был награждён - параллельно с Facelift и Jar of Flies - статусом дважды платинового альбома.
В 1996 г. группа сыграла вживую в первый раз за три года на концерте MTV Unplugged. Лейн был ослаблен борьбой с зависимостью, весь год пытаясь наконец с ней покончить, и выглядел явно больным. Тем не менее он все еще был способен на отличное выступление на акустическом концерте. В последний раз Лейн выступил с группой 3 июля во время совместного тура с KISS. В октябре 1996 года бывшая девушка Лейна умерла от осложнений после вирусной инфекции, занесенной при приеме наркотиков. После этого он оставил все попытки борьбы с зависимостью.
До вручения "Грэмми" в 1997 году Лейн не показывался на публике. Затем он записал два трека к бокс-сету группы в 1998 году. Продюсер Dirt Дэйв Джерден заметил, что Лейн "весил 80 фунтов и был белым, как призрак". В ноябре 1998 Лейн принял участие в записи нескольких треков для группы Class of 99', в том числе и каверов на первую и вторую часть "Another Brick in the Wall" Pink Floyd. На второй кавер был снят клип, Стэйли был единственным, кто не снимался специально для клипа. Для появления Стэйли в клипе использовались фрагменты видео Live at Moore группы Mad Season, датируемого 1995 годом. К тому времени физическое состояние Лейна настолько ухудшилось, что у него выпала часть зубов, и в вышеуказанных песнях слышно его изменившееся произношение.
О жизни Стэйли в период с 1999 по 2002 гг. известно немного. Последнее фото Стэйли, доступное публично, датируется 1997 годом, у матери Лейна есть фотография Лейна в ноябре 2001 года, но по причине его болезненного вида она отказывается ее публиковать.
В своем последнем интервью, в 2002 г., Стэйли сказал: "Я знаю, что скоро умру. Никогда не хотел так закончить свою жизнь. И я не использую героин, чтобы получить кайф, как многие думают. Я сделал огромную ошибку, когда начал принимать это дерьмо. Это все очень сложно объяснить. Моя печень не функционирует, меня рвет и поносит постоянно. Эта боль невыносима. Худшая боль из возможных."
Близкие друзья говорили, что не видели его неделями, и это было нормальным явлением. В последние недели жизни Лейн посещал бар недалеко от дома, ничего не покупал и просто сидел за столиком в углу.
Стэйли сильно страдал от истощения и весил всего 39 кг при росте 185 см на момент смерти.
19 апреля 2002 года некто позвонил в 911 и сказал, что не видел Лейна уже две недели. Полиция вместе с матерью и отчимом Стэйли выломала дверь его кондоминиума. Лейн был найден на диване, освещенном мигающим телевизором, окруженный множеством различных приспособлений для употребления наркотиков. По результатам медицинского освидетельствования, он умер 5 апреля от передозировки "спидболом" (смесью кокаина и героина), то есть его тело было найдено только через две недели после смерти.