Robert Lehmeier arbeitet seit 1994 als freischaffender Regisseur. Der Schwerpunkt liegt neben dem klassischen Repertoire des 19. und 20.Jahrhunderts auf zeitgenössischer Oper und Uraufführungen. 2002 eröffnete seine Uraufführungs-Inszenierung von Hans-Jürgen von Boses Kafka-Oper »K-Projekt 12/14« die Münchner Opernfestspiele.
In Berlin entwickelt Robert Lehmeier zusammen mit der Neuköllner Oper seit 2000 regelmäßig neue Opernstoffe. Internationale Aufmerksamkeit fand seine Produktion »Angela – eine Nationaloper« über die spätere Kanzlerin Angela Merkel, die 2002 im U-Bahnhof Reichstag uraufgeführt wurde. Seine Neufassung von »Cosi fan tutte« für zehn Männer wurde 2004 zu den Wiener Festwochen eingeladen und eröffnete in einer Neuinszenierung 2005 die Saison am Deutschen Schauspielhaus in Hamburg. Diese Produktion gastierte in der Schweiz und in Spanien (Gran Teatre del Liceu, Barcelona). Für seine Libretto-Bearbeitung von »Cosi fan tutte« wurde Robert Lehmeier in der Jahresumfrage von »Theater heute« 2004 in der Kategorie »bestes deutschsprachiges Stück« nominiert. »Ariadne auf Naxos« wurde 2006 in der Kritikerumfrage der »Opernwelt« in der Kategorie »beste Inszenierung/Regie« nominiert, ebenso wie Massenets »Werther« 2009.