Lê Đình Dương quán làng Đông Mỹ (Na Kham có sách viết là La Kham), tổng Khương Thượng (Gò Nổi, Phù Kỳ), huyện Diên Phước, phủ Điện Bàn tỉnh Quảng Nam, nay thuộc xã Điện Quang, huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam. Ông là con Thượng thư Tổng đốc Hà – An (Hà Nội – Hưng Yên) Lê Đình Đĩnh. Lê Đình Dương là y sĩ, ông là anh em ruột với y khoa bác sĩ Lê Đình Thám, bác sĩ Lê Đình Kiền, bác sĩ Lê Đình Củng, thạc sĩ y khoa Lê Đình Quy.

Lê Đình Dương tham gia tổ chức Việt Nam Quang Phục hội ở tỉnh Quảng Ngãi ngay từ khi mới thành lập. Ông cùng với Lê Ngung, Nguyễn Súy là yếu nhân của Việt Nam Quang Phục hội ở Quảng Ngãi. Lê Đình Dương còn là một trong những nhà lãnh đạo cuộc khởi nghĩa ở các tỉnh miền Nam Trung Kỳ trong Đại chiến thế giới lần thứ nhất.

Tháng 9/1915, Thái Phiên triệu tập các nhà lãnh đạo Việt Nam Quang Phục hội ở Trung Kỳ họp Đại hội lần thứ nhất tại Huế để thảo luận kế hoạch bạo động. Tại cuộc họp này, Lê Đình Dương và Nguyễn Thụy tìm gặp, tiếp xúc với viên trung tá người Đức là Harmaudes chỉ huy đội lính Lê dương đóng ở Bình Đài (đồn Mang Cá) để vận động hưởng ứng cuộc khởi nghĩa. Nhờ cố đạo Bàn Gốc cũng là người trong tổ chức Việt Nam Quang Phục hội làm môi giới, Lê Đình Dương và Nguyễn Thụy đã thỏa thuận được với thiếu tá Harmandes khi cuộc khởi nghĩa nổ ra, họ sẽ hưởng ứng. Ông cũng thuyết phục được các đội trưởng người Việt dưới quyền Harmandes như Đoàn Văn Còn, Nguyễn Đình Trứ, Hà Lại, Đào Duy Phong nhận làm hậu thuẫn cho cuộc khởi nghĩa. Trong đó Nguyễn Đình Trứ, Hà Lại sẽ cùng Phạm Thành Chương chỉ huy công phá trấn Bình Đài. Không bao lâu, trung tá Harmaudes được thăng hàm đại tá, Tổng chỉ huy quân đội toàn miền Trung đã lên kế hoạch lấy cớ đi phát lương để ngầm cổ vũ tân cựu binh người Việt hưởng ứng khởi nghĩa. Nhờ có sự vận động tích cực của Lê Đình Dương và các ông Phan Thành Tài, Trương Bá Huy, Đỗ Tự nên lực lượng khởi nghĩa ở Quảng Nam mạnh hơn các tỉnh. Đến trước ngày khởi nghĩa, tỉnh Quảng Nam đã vận động được khoảng 80% lính tập tham gia. Chỉ tính riêng ở tổng Phước Lợi, phủ Tam Kỳ đến trước ngày khởi nghĩa đã có 240 Phục Quốc quân, 200 tân binh. Các ông còn vận động đổng bào dân tộc thiểu số ở vùng núi Phú Túc, Bà Nà ở Hòa Vang và Nước Hai ở Trà Mi để xây dựng khu căn cứ. Lê Đình Dương đã đóng góp phần tích cực vào công việc chuẩn bị cho cuộc khởi nghĩa ở tỉnh Quảng Ngãi.

Song cuộc khởi nghĩa bị bại lộ không thực hiện được, chỉ riêng ở phủ Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam, dân binh dù không có hiệu lệnh vẫn bao vây tòa đại lý Pháp, phá kho thu được một số đạn và 2 khẩu súng trường rồi kéo vào phủ đường nhưng cũng như đại lý Pháp, tri phủ đã bỏ trốn. Ngay đêm đó Phục Quốc quân và dân binh rút lui. Tại Huế, vua Duy Tân, Thái Phiên, Trần Cao Vân và hầu hết các thủ lĩnh đều bị bắt, bị giết hại. Lê Đình Dương cũng bị giặc bắt. Chúng dùng đủ cực hình tra tấn ông, song không moi được ở ông lời khai báo nào. Giặc đày ông lên nhà lao Buôn Ma Thuột ông vẫn kiên cường đấu tranh.