Né d'un père italien et d'une mère russe, Rossi-Lemeni est élevé en Italie, où il étudie d'abord le droit, puis le chant avec sa mère, et plus tard avec Casinuti à Vérone. Il débute à Venise en 1946, dans le rôle de Varlaam dans Boris Godounov, qui sera aussi le rôle de ses débuts à La Scala de Milan en 1947.
D'abord marié à la fille de Tullio Serafin, qui fut son mentor au début de sa carrière, il épouse en secondes noces la sopranoVirginia Zeani, avec laquelle il enseignera à l'Université de Bloomington, après leur retrait de la scène.
Discographie sélective
1953 - I puritani - Maria Callas, Giuseppe Di Stefano, Rolando Panerai, Nicola Rossi-Lemeni - Chœur et orchestre de La Scala, Tullio Serafin (EMI)
1954 - Norma - Maria Callas, Ebe Stignani, Mario Filippeschi, Nicola Rossi-Lemeni - Chœur et orchestre de La Scala, Tullio Serafin (EMI)
Harold Rosenthal, John Warrack, Roland Mancini et Jean-Jacques Rouveroux, Guide de l'opéra, Paris, Fayard, coll. « Les indispensables de la musique », , 968 p. (ISBN978-2-213-59567-2)