La obra musical de Juan Lémann posee rasgos característicos que le dan un sello distintivo dentro de la creación nacional. Su discurso musical está cargado de elementos expresivos, dotado de un fuerte impulso rítmico y colorido instrumental. Sus composiciones incorporan incluso el humor y la ironía por medio de recursos musicales. En su obra, fundamentalmente instrumental, utilizó diversas técnicas, desde series dodecafónicas hasta estructuras de formas libres y abiertas, improvisación y música programática. Como él mismo señaló, estaba convencido de que la música había que sentirla y no derivarla solo de procesos intelectuales: "El sentido de la composición se refiere tanto al concepto vectorial de este término como a lo sentido (...). La emoción es fundamental en mi obra" ("Evocación de Juan Lémann Cazabón". El Mercurio, 29 de noviembre, 1998, E15).

Con obras estrenadas en Chile y en el extranjero, Lémann nunca adscribió a los postulados de una escuela determinada. Más bien, tendía a componer por contraste, o bien por homologación ("Juan Lémann: Debo tener una motivación porque no compongo para el escritorio". El Mercurio, 2 de diciembre, 1988, C14). No creía en el status que la contemporaneidad otorga a la vanguardia y a lo experimental, pues consideraba la experimentación como una parte inherente a la creación ("Evocación de Juan Lémann Cazabón". El Mercurio, 29 de noviembre, 1998, E15).

Lémann trabajó sobre textos de varios escritores chilenos, como la obra coral Ojitos de pena (1984), de Max Jara, Cuatro obras corales (1979) de Andrés Sabella, Maestranzas de noche y puentes (1987) para voz femenina y conjunto instrumental, sobre el poema "Crepusculario" de Pablo Neruda, Barrio sin Luz (1992), para voz soprano del mismo autor, y Mirada retrospectiva (1992) para coro mixto y piano de Guillermo Blest Gana.

También compuso música para producciones audiovisuales como la película El Cuerpo y la Sangre (1961) y el cortometraje Compro y vendo (1963), ambos del director Rafael Sánchez o el documental sobre la Central Hidroeléctrica El Toro (1970), por encargo de Endesa.

Asimismo, Lémann musicalizó obras de teatro, entre las cuales destacan El Tony Chico de Luis Alberto Heiremans y Topografía de un desnudo (1968) de Jorge Díaz. También interpretó música improvisada para mimos inspirados en Pierrot de Alejandro Jodorowsky.

Algunas de sus obras de cámara son: Tensiones para piano (1969), Sonata para arpa (1960), Variaciones para piano (1969), Sonata para violín solo (1961), Rapsodia para guitarra (1997), Cuarteto para flautín, dos flautas y clavecín (1962), ideada para instrumentos antiguos, Pieza para dúo para violín y violoncello (1962), Eólica para violoncello solo (1990), Ironías Musicales, entre otras.

El catálogo del compositor está disponible, in extenso, en el artículo "Leyenda del Mar: música para ballet, en tres actos" en Revista Musical Chilena (152): 23-36, octubre 1980, también se puede acceder a él a través de su página web: www.juanlemann.scd.cl, donde figura el catálogo actualizado al año 1997.