Bác sỹ Trần Văn Lai sinh năm 1894 trong một gia đình làm nghề khảm trai. Cha ông là Trần Văn Phương. Ông không theo nghề của gia đình mà theo học nghành y và trở thành Bác sỹ nổi tiếng của nhà thương Phủ Doãn (Bệnh viện Việt Đức ngày nay). Là một người điềm đạm, nhân hậu ông đảm nhiệm chức Phó Hội Trưởng Hội Tế Sinh do bà Cả Mọc thành lập. Tại ngôi nhà riêng của ông (trong ngõ Tức Mạc gần Phố Trần Hưng Đạo) nhiều năm liền là nơi người nghèo Hà Nội đến khám chữa bệnh được ông cấp thuốc miễn phí. Với lòng yêu nước thương dân, căm ghét bọn thực dân Pháp xâm lược, năm 1938 ông được bầu vào Viện Dân Biểu nhưng ông từ chối ngay vì nhận ra đây chỉ là Nghị viện bù nhìn của thực dân Pháp. Ngày 27/10/1943 ông bị thực dân Pháp bắt và giam giữ tại nhà tù Sơn La sau chúng chuyển ông về nhà tù Hỏa Lò Hà Nội. Đầu năm 1945 ông mới được trả tự do và ngày 20/7/1945 ông được mời ra làm đốc lý Hà Nội.

Chỉ trong vòng một tháng (20/7 đến 19/8/1945) giữ chức Thị trưởng ngắn ngủi đó nhưng có rất nhiều việc ông đã làm đều đặt dấu ấn sâu đậm trong lòng người dân Hà Nội cho đến tận ngày hôm nay. Việc đầu tiên sau khi nhận chức là ông cho kéo đổ bức tượng Toàn quyền Paul Bert trước cửa Tòa Thị chính; Tượng Nữ Thần Tự Do hay bức tượng “Bà Đầm Xòe” ở vườn hoa Cử Năm; Tượng sỹ nông, công thương ở Vườn hoa Canh Nông được người dân Hà Nội hả hê sung sướng. Quyết tẩy trừ vết tích nô lệ một thời Pháp thuộc ông thẳng tay xóa bỏ các phố mang tên Pháp cùng những tên người Việt theo đóm ăn tàn với bọn thực dân cướp nước: Đại lộ Brére Lisle trở thành Phố Hùng Vương; Boule vard Gamletta trở thành phố Trần Hưng Đạo; F.Ganie (viên quan ba chết trận tại Cầu Giấy) thành đường Đinh Tiên Hoàng; Phố Gia long thành Phố Mai Hắc Đế…

Nhờ có tầm nhìn của ông mà những tên phố Hà Nội đều được đặt một cách có ý đồ: Khu trung tâm quanh hồ Gươm là tên các vị vua Đinh, Lý, Lê (Ngô Quyền, Đinh Tiên Hoàng, Lý Thái Tổ, Lê Thái Tổ…). Xa hơn về phía đường Trần Hưng Đạo là khu vực của các danh tướng thời Trần. Ngay cả ngõ Tức Mạc (nằm trên đường Hưng Đạo, trước là ngõ Tân Hưng) cũng được lấy tên theo quê quán của dòng họ Trần. Dọc sông Hồng là tên những vị tướng và những trận thủy chiến nổi tiếng trong lịch sử: Vạn Kiếp, Bình Than, Trần Quang Khải, Trần Nhật Duật… đều là tên những vị tướng và những trận thủy chiến nổi tiếng thời Trần.

Ngoài ra, Ông còn lấy tên các nhà lãnh đạo khởi nghĩa chống Pháp, những nhà yêu nước, các nhà thơ nổi tiếng để đặt tên cho các con phố như: Hoàng Hoa Thám, Phan Đình Phùng, Nguyễn Trung Trực, Nguyễn Thái Học, Lương Ngọc Quyến, Nguyễn Trường Tộ, Đội Cấn, Phan Chu Trinh, Phan Bội Châu, Hồ Xuân Hương, Đoàn Thị Điểm,…

Có thể nhận thấy việc đặt tên cho các phố Hà Nội của Bác sĩ Trần Văn Lai theo mấy nguyên tắc sau: Các danh nhân lịch sử có uy tín lớn được đặt tên cho các phố lớn; Các tên phố có những mối quan hệ với nhau… Những võ tướng với những chiến công hiển hách, Hai Bà Trưng, Lý Thường Kiệt, Hoàng Hoa Thám… hoặc những danh sỹ nổi tiếng: Nguyễn Du, Nguyễn Gia Thiều, Lê Quý Đôn… được trân trọng đặt tên cho các con phố.

Riêng trong khu phố cổ mà tên phố gắn liền với các làng nghề đất kinh kỳ đều được ông cho trả lại tên cũ bằng tiếng Việt giản dị như: Hàng Đường (thay cho Ruede Sucre), Hàng Than (Charbon), Hàng Quạt (Éventails), Hàng Đậu (Graines), Hàng Chĩnh (Vases), Hàng Bông (Coton)…

Các vườn hoa cũng được đổi tên. Có một bãi trống lớn bên Phủ Toàn quyền nay là Phủ Chủ Tịch, ông Trần Văn Lai đã lấy tên Căn cứ nghĩa quân Đinh Công Trán chống Pháp ở huyện Nga Sơn (Thanh Hóa) để đặt tên “Quảng Trường Ba Đình”.

Đầu năm 1954, khi ta mở chiến dịch Điện Biên Phủ, Thành ủy Hà Nội đã chủ trương vận động trí thức tiêu biểu ký tên vào bản kiến nghị đòi hòa bình, nhằm tạo nên làn sóng đấu tranh công khai, gây áp lực trên mặt trân ngoại giao. Ông Trần Văn Lai chính là người góp ý về nội dung bản kiến nghị và là người đầu tiên đặt bút ký tên. Tên ông được đặt hàng đầu trong danh sách các nhân sĩ, trí thức kiến nghị, thể hiện uy tín và ảnh hưởng của ông trong giới trí thức,. Bản kiến nghị đã được luật sư Nguyễn Mạnh Hà ở Paris gửi cho báo Le Monde và L’Humanité tại Pháp đưới nhan đề “Les Notabiliter” (những nhân sĩ Hà Nội). Hai tờ báo lớn của nước Pháp đăng bản kiến nghị này đã tạo được tiếng vang lớn trong xã hội Pháp.

Với phẩm chất cao đẹp của nhà trí thức cùng những công lao với Cách mạng năm 1954 ông là một trong bốn nhân sĩ tiêu biểu ở Hà Nội được Chủ tịch Hồ Chí Minh tặng chiếc radio

Ngày 4/11/1954 ông được cử làm Ủy viên Ủy ban hành chính Hà Nội. Sau đó ông được cử làm Thứ trưởng Bộ Thương Binh Xã hội rồi làm Phó Chủ tịch Ủy ban Hành chính Hà Nội. Ủy viên Ủy ban Mặt trận Tổ Quốc Việt Năm. Năm 1965 ông trúng cử Đại biểu quộc hội Việt Năm khóa III. Ông mất năm 1975.

Tháng 12 năm 2011 Hội đồng Nhân dân Thành phố quyết định đặt tên Phố Trần Văn Lai ở xã Mễ Trì huyền Từ Liêm tại vị trí số 30 đường Phạm Hùng đến cổng Khu đô thị Mỹ Đình Mễ Trì.