Philippe Lemaire est petit-fils et fils d'avocats. Son père, le bâtonnier Jean Lemaire (1904-1986) avait été aux côtés de MeJacques Isorni, le défenseur du maréchal Pétain lors du procès de l'ancien chef de l'État français. Philippe Lemaire est par ailleurs le demi-frère de Jean-Denis Bredin (1929-2021). Il embrasse naturellement la carrière et s'illustre, en 1972, lors du procès très médiatique de Roger Bontems, dont il est le conseil, et de Claude Buffet. Les deux mutins de la prison de Clairvaux sont finalement guillotinés, le , en présence des avocats Philippe Lemaire, Robert Badinter, Rémy Crauste. À partir de cette date, ces avocats deviennent les adversaires acharnés de la peine de mort jusqu'à l'abolition, en 1981.
En 1980, il défend aux côtés de Me Pelletier, Philippe Maurice, condamné à mort, mais qui ne sera pas exécuté et qui est aujourd'hui un historien médiéviste reconnu, puis en 1981, Issei Sagawa, l'étudiant Japonais cannibale.
En 2004, il est l'avocat de Jérôme Duchemin dont il obtient la reconnaissance de l'innocence dans l'affaire de la mort du petit Lubin.
Ces dernières années, Philippe Lemaire est l'avocat de la famille du préfet Claude Érignac[3], assassiné en Corse en 1998. L'avocat avait dû être hospitalisé pendant le procès[4] à cause de son cancer[5].
