Thời Lê Nhân Tông còn nhỏ, Nguyễn thái hậu nhiếp chính, Lê Lăng giữ chức Nhập nội thái uý, tham gia triều chính.

Khi Nhân Tông khôn lớn, tự ra coi việc triều đình, ông được phong là Nhập nội thiếu uý Bình chương quốc trọng sự, tước Á thượng hầu.

Tháng 10 năm 1459, anh vua Nhân Tông là Lạng Sơn vương Lê Nghi Dân giết vua Nhân Tông lên ngôi, đặt niên hiệu Thiên Hưng. Tháng 5 năm 1460, các đại thần Đỗ Bí, Lê Thụ, Lê Ngang mưu lật đổ vua Thiên Hưng bị bại lộ đều bị giết.

Lê Lăng bàn mưu với Thái bảo Nguyễn Xí và Xa kỵ tổng tri Lê Niệm (cháu nội Lê Lai), Á hầu Lê Nhân Thuận, Quan phục hầu Trịnh Văn Sái, Điện tiền ty đô chỉ huy Nguyễn Đức Trung lật đổ Nghi Dân lần nữa. Ngày 6 tháng 6 âm lịch năm 1460, ông cùng Nguyễn Xí phát động binh biến, chém bầy tôi thân cận của Nghi Dân là Phạm Đồn, Phan Ban ở nghị sự đường, nắm lấy cấm binh, đóng chặt cửa thành, sai Lê Ninh Thuận bắt vây cánh của vua Thiên Hưng hơn 100 người. Sau đó các đại thần giáng Nghi Dân làm Lệ Đức hầu. Lê Lăng cầm giải lụa đến chỗ Lệ Đức hầu bắt phải tự thắt cổ chết.

Các đại thần bàn việc lập vua mới. Lúc đó trong các con vua Lê Thái Tông còn lại 2 người là hoàng tử thứ hai - Cung vương Lê Khắc Xương và hoàng tử thứ tư - Gia vương Tư Thành. Lê Lăng bàn rằng nên lập Khắc Xương, trong khi Nguyễn Xí bàn nên lập Tư Thành. Tuy nhiên khi mọi người đến rước, Cung vương Khắc Xương một mực từ chối không nhận ngôi vua. Các đại thần quyết định lập Gia vương Tư Thành. Hoàng tử Tư Thành được lên ngôi, tức là vua Lê Thánh Tông.