Nem az ő hibájából: bár járt volna neki a sorkatonai szolgálat alóli mentesség, adminisztrációs tévedés miatt mégis behívták; itt szerzett fúvószenekari tapasztalatait később sikerrel kamatoztatta. Még főiskolai évei alatt született Triószerenádja, a Rapszódia hegedűre és zongorára, valamint Vonóstriója.
    
A Szegedi Operánál karmesterként, korrepetitorként és karigazgatóként működött. 1960-ban mutatták be Concertinóját, az ötvenes évek magyar versenymű-irodalmának egyik kiemelkedő darabját. A szegedi éveket követően az Állami Bábszínház zenei vezetője lett, ekkor mutatták be a társulat első két világsikerét, a Petruskát és A fából faragott királyfit. A kicsik színházából a Magyar Néphadsereg Művészegyütteséhez igazolt művészeti igazgatónak, majd 1970-től öt évig az Operettszínház karmestereként és zenei vezetőjeként tevékenykedett. 1962-től négy és fél évtizedig volt a Magyar Rádió lektora, 1972-ben lett a zeneakadémia zeneelmélet tanára, majd nyugdíjba vonulásáig tanszékvezetője.
    
Szinte az összes zenei műfajban kipróbálta magát. Legismertebb műve az az egyfelvonásos opera, amely Karinthy Frigyes A bűvös szék című jelenetéből született. Sartre drámájából írta A tisztességtudó utcalány című operát, amelyet a Magyar Televízióban mutattak be, színpadon Párizsban játszották először. Az opera lemezfelvétele nemzetközi nagydíjas lett, a közelmúltban Mundruczó Kornél rendezte különleges előadássá a Budapesti Őszi Fesztiválon. A Jelenetek-kantáta (1981) alapja Thomas Mann József-tetralógiája, a Kocsiút az éjszakában című kantáta Ady Endre versei, a Pro Libertate kantáta Rákóczi levelezése nyomán született. Több oratóriumot is komponált (Via crucis, Stabat mater), írt versenyműveket zongorára, hegedűre, gordonkára, trombitára, de kiemelkedők szimfonikus művei, kamarazenéje és hangszeres szólóművei is.
    
Az 50 éves Bartók Vonósnégyes 2008-ban mutatta be a kvartett számára komponált II. vonósnégyest. 
    
Lendvay Kamilló filmekhez is komponált zenét, így a Szembesítés című dokumentumfilmhez, a Tótágas című ifjúsági mozihoz, Jeles András A kis Valentino című alkotásához, vagy Makk Károly Magyar rekviemjéhez. Ez év novemberének végén adta elő a Szegedi Kortárs Balett A mennyei város című egyfelvonásost: Lendvay zenéjére látható táncoratórium a bűnbeesésről és elkárhozásról, látomásról és realitásról.
    
Lendvay Kamilló 1962-ben, 1964-ben és 1978-ban Erkel-díjat kapott, 1981-ben lett érdemes művész, 1996-ban pedig kiváló művész. 1998-ban Kossuth-díjjal tüntették ki, 1989-ben és 2005-ben Bartók Béla-Pásztory Ditta-díjat vehetett át.