Titulado por la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid (ETSAM) en 1954 y doctorado en 1959, desde el inicio de su carrera demostró ser un arquitecto visionario e innovador, fruto de su gran inquietud profesional y de sus viajes por los cinco continentes.

El decano del Colegio de Arquitectos de Madrid, José María Ezquiaga, ha destacado que con su obra «Lamela conformó la imagen contemporánea de Madrid». En la capital firmó obras referenciales, como las Torres Colón (1976), la remodelación y ampliación en 1988 del Estadio Santiago Bernabéu (era el socio número 59 del Real Madrid) o, junto con Richard Rogers, la Terminal 4 del aeropuerto de Barajas.

Hoy, Estudio Lamela, la firma fundada por Antonio Lamela y dirigida por su hijo Carlos, tiene oficinas en Madrid, Varsovia, México DF y Qatar. Cuenta con un equipo de más de 70 profesionales y, desde su fundación en 1954, ha desarrollado más de 1.600 proyectos en 32 países.