吕陶字元均，成都人。蒋堂镇守蜀州，延纳很多士人入学，亲自考核他们的文章，曾得到吕陶的论文，集中学生朗读，说：“这是贾谊的文章。”吕陶当时年纪十三岁，在座的人都感到吃惊。由于这样礼之于宾筵。一天，与蒋堂同游僧舍，一起读寺碑，喝完酒，蒋堂索来毛笔书写了十张纸的碑文，行断句缺，给吕陶看，说：“老夫不能全部记忆，你替我补充。”吕陶书写碑文进献，不差一字。
中进士第，调任铜梁县令。百姓庞氏三姊妹假冒隐藏弟弟的田产，弟弟长大，向官府诉讼没有得到公正，贫困到给人做雇工。到这时又上诉，吕陶一经询问，姊妹三人服罪，弟弟哭泣拜谢，愿意把田产的一半作为佛事以报答。吕陶晓谕他说：“你三个姊妹都是你的血缘亲属，在你年幼时，正好替你掌管而已。不然的话，也被他人所骗去。与其把一半捐给供佛，不如赠送给姊姊，重为兄弟，你看这不是美事吗？”弟弟又拜谢听从命令。
任太原寿阳知县。府帅唐介征召他为签书判官，闲暇之时促膝交谈，告诉他立朝事君的大节，说：“您是朝廷中的人。”因唐介的推荐，应试熙宁制科。当时王安石当权，改为新法，吕陶对策一一数列新法的过错，大略认为：“贤良的旨意，贵冒犯不贵隐瞒。我愚笨，不敢忘记此义。陛下刚即皇帝位，希望不被理财之说迷惑，不参与老成的策划，不兴战事。陛下留意建立制度，自认为与尧、舜差不多，但陛下的心意是这样，天下的议论是那样，难道不反而思考吗？”等到上书，神宗看着王安石取奏卷读，还没读到一半，神色很沮丧。神宗发觉了这一情况，让冯京读完，认为吕陶的话有道理。司马光、范镇见吕陶，都说“：自从王安石当权，我们这些人说的话不再生效，想不到您能到这个地步，平生闻望，在此一举了。”
王安石既怒孔文仲，制科也随之废除，吕陶虽然进入等次，才为蜀州通判。张商英为御史，请求废除永康军，下达附近州郡议论，吕陶认为不可取。等到知彭州，威、茂夷入侵，吕陶召用大姓暗中准备守御，城门关闭像平时一样，因而以永康前议上报朝廷，永康军于是没有废除。
王中正为将，蜀州很谨慎害怕地事奉他。但他所施设全都荒谬暴戾，吕陶上奏把他召回朝廷。李杞、蒲宗闵来专卖茶叶，西州骚动。吕陶说：“川蜀产茶，与东南相比十不及一，各路既然都通商，西川独独蒙受禁令专卖。茶园本来是税地，都出租赋，从来是配卖以供给衣食，与解州盐、晋州矾不同。现在立法太严，取息太重，于是使良民冤枉陷于刑罚，这不是陛下仁民爱物的意思。”蒲宗闵愤怒，弹劾他败坏法，责监怀安商税。有人前往慰问他，吕陶说：“我想借外郡的虚名，救百万蜀州百姓的实祸。幸而所言施行，所济很多了，岂敢有荣辱进退的念头。”起用为知广安军，召为司门郎中。
元..初年，提升为殿中侍御史，首先进献邪正之辨说：“君子小人如已分辨，那么帝王之道可成，如杂处于朝廷，那么政体不纯。现在蔡确、韩缜、张..、章..，在先朝时，就与小人互为表里，施行贼民害物的政治，使皇帝的道德恩泽不能下流；在今天，就观望反复，为将来子孙作打算。安焘、李清臣又依附在他们中间，以等候势力之所在后而归附。过去辜负先帝，今天辜负陛下。希望赶快加以斥责贬逐，以肃清朝廷。”于是几人相继被免去职务。
当时议论实行差役法，吕陶说：“郡县风俗不同，百姓贫富不均，当此改变役法的时候，如果不预先设置防禁，那么民间虽然没有交纳钱的烦劳，反而有偏颇的危害。不如以新旧二法，裁量适中。”恰逢吕陶谒见告归，诏令于本道决定。吕陶考究精密，百姓以为方便。回到朝廷，于是正两路转运使李琮、蒲宗闵之罪；又上书十事，都是很切合于蜀州的利弊。
苏轼策试馆职，被朱光庭所议论，苏轼也请求补任外郡，双方争辩不休。吕陶说：“御史台谏院应对众宣示最为公正，不能假借权力来报私怨。议论的人都认为苏轼曾戏弄轻视程颐，朱光庭是程颐的弟子，所以是报怨。想要加苏轼的罪名，什么不可以，一定要指责他的策问有讥讽诽谤之意，恐怕朋党的弊端，从此开始了。”由于这样两种观点都被搁置。
吕陶与同事论张舜民事观点不一，傅尧俞、王岩叟攻击他，太皇太后没有采纳，提升吕陶为左谏议大夫，既而出任梓州、淮西、成都路转运副使，入授右司郎中、起居舍人。大臣上宫殿，有人请求撤掉左右侍臣和史官，吕陶说：“撤去左右侍臣已是不可以，何况史官呢？大臣奏事而史官不能听，这是所言有私情。”诏令把大臣奏事时史官与闻定为法令。迁任中书舍人。奉命出使契丹回来，请求修边备。哲宗高兴说：“臣僚说边事，只涉及到陕西，没有涉及河北。殊不知河北有紧急情况，则比陕西还要严重十倍。你所说的很好。”升任给事中。
哲宗开始亲理政务，吕陶说：“太皇太后辅政九年，陛下所深知，尊敬而报答她，惟恐不能尽心。但我还以无可疑为疑，不必言为言，万一有奸恶邪佞不正的谋划，皇帝被远听所迷惑，认为某人适宜再用，某事适宜再次实行，这是治乱安危的关键，不可以不明察。”不久以集贤院学士的身份知陈州，移河阳、潞州，按例削夺官职，再贬为库部员外郎、库部分司。徽宗即位，恢复集贤院修撰、知梓州，辞官。吕陶去世，终年七十七岁。