Ông đậu Đệ nhị giáp đồng tiến sĩ (hoàng giáp)[7] khoa Canh Tuất niên hiệu Hồng Đức năm 1490.[1] Ông làm phó sứ sang cống nhà Minh[6] năm 1498 cùng với Nguyễn Quan Hiền và Phạm Thịnh.[8] Sau này làm quan đến chức đô ngự sử. Khi Mạc Đăng Dung giành ngôi nhà Hậu Lê, Lê Tuấn Mậu về quê ở ẩn.[7] Ông giấu đá vào tay áo và ném vào Đăng Dung khi được gọi vào chầu nhưng không trúng.[2][4][7] Theo một cuốn sách của Viện nghiên cứu Hán Nôm Việt Nam, ông còn "nhổ nước bọt" vào Mạc Đăng Dung.[3]

Sự kiện này được Khâm định việt sử thông giám cương mục (chính biên, quyển 27, tờ 11) chép như sau:[9]

“Lúc bấy giờ, quan Hàn Lâm Hiệu Lý là Nguyễn Thái Bạt bị Mạc Đăng Dung cưỡng ép gọi đến chầu. Ông giả vờ thong manh để được đến gần, nhân đó nhổ nước bọt vào mặt Mạc Đăng Dung rồi mắng chửi ầm ỹ. Quan Lễ Bộ Thượng Thư là Lê Tuấn Mậu cũng bị Mạc Đăng Dung cưỡng ép vào chầu. Ông lén giấu hòn đá trong tay áo, ném vào Mạc Đăng Dung nhưng lại không trúng. Cả hai đều bị Đăng Dung giết chết”