Ông từng là học sinh trường tiểu học Trưng Vương (1977 – 1981) và THCS Trưng Vương (1981 – 1985) trước khi theo học chuyên Hoá tại Trường Trung học phổ thông chuyên Hà Nội – Amsterdam (1985 – 1987).

Từ tháng 8 năm năm 1988 tới tháng 6 năm năm 1995, ông theo học ngành kỹ sư Địa vật lý, Đại học Thăm dò Địa chất Moskva, Liên bang Nga.[3] Năm 1988, ông nhận bằng Thạc sĩ dầu khí, Đại học Tổng hợp Brunei, Brunei Darussalam.[3] Từ tháng 8 năm 2001 đến tháng 11 năm 2004, Lê Hải An làm nghiên cứu sinh tiến sĩ và sau đó bảo vệ luận án tiến sĩ ngành Dầu khí tại Đại học Heriot-Watt, Edinburgh, Vương quốc Anh.[3] Luận văn tiến sĩ của ông có nhan đề là "Innovative neural network approaches for petrophysical parameter prediction".

Ông được phong chức danh Phó Giáo sư năm 2010. Ông là tác giả một số công trình nghiên cứu về địa chất và thăm dò dầu khí sử dụng phương pháp mạng neural[4].