1927年12月，厲慧森出生于梨園世家，自幼學戲，工丑角。

1934年，進入其父在上海協(xié)助“更新舞臺”演出而形成的“更新童伶班”，后隨著厲氏“慧”字科收徒漸多，遂名為“童伶厲家班”，并于1936年正式定名“厲家班”。

1936年，其父開辦厲家童伶班，與大哥厲慧斌、二哥厲慧良、大妹厲慧敏、小妹厲慧蘭被合稱“厲家五虎”，在長江一帶演出，頗有影響。

1938年，因抗日戰(zhàn)爭，厲家班自蕪湖經(jīng)武漢溯江入川，巡演于云、貴、川三省。

1942年，在昆明更名為“斌良國劇社”，再經(jīng)輾轉(zhuǎn)在渝“一川大戲院”扎下班營，屆時形成“厲家五虎”（厲慧良、厲慧斌、厲慧敏、厲慧蘭、厲慧森）“慧氏三杰”（陳慧君、陳慧霖、邢慧山）等領銜主演的局面。該班成為“大后方”影響力最大的京劇班社之一。并以拯救民族危亡為己任，積極投身于中華全國戲劇界“抗戰(zhàn)御辱”的洪流之中，以募捐義演、宣傳公演等形式，啟發(fā)民智，支援抗戰(zhàn)。

1945年，國共“重慶談判”期間，蔣介石曾三次邀請毛澤東觀看“厲家班”演出，“厲家五虎”悉數(shù)登場，抒寫了一段中國政治歷史的“文藝佳話”。

1956年，厲家班整體轉(zhuǎn)為國營建制進入重慶市京劇團，厲慧森先生長期擔任劇團主要丑角演員兼導演。

1956年起，先后兼任58屆、70屆、93屆京訓班教師，主要擅長丑角的唱腔和表演，主張老戲新演，強調(diào)丑角的表演藝術要凈化、美化。

2004年，前往香港獻藝，反映熱烈。老人暮年依然孜孜不倦做著傳承的事，靜心埋頭寫下了30多萬字的手稿《厲家班史》和《憶二哥慧良》。

2017年6月30日9時30分，厲慧森因病住院醫(yī)治無效不幸逝世，享年90歲。

厲慧森演出了《謝瑤環(huán)》《鎖麟囊》《取銅陵》《秦香蓮》《法門寺》《群英會》等200余出劇目，成功塑造了蔣干、湯勤、賈桂、祝小三等眾多舞臺藝術形象。代表劇目有：《三不愿意》《唐知縣審誥命》《春草闖堂》《徐九經(jīng)升官記》《秋江》等。

厲慧森導演復排了《天國取銅陵》《鐘義與小白龍》《春香傳》《煉印》《紅梨記》《城濮之戰(zhàn)》《豐收之后》《三峽紅燈》《砥柱中流》《最后時刻》等劇目；撰寫了《厲家班史》《憶二哥慧良》等作品。

厲慧森曾應約為全國80多種刊物撰寫關于京劇表演與研究的文章100余篇，并長期致力于京劇藝術人才培養(yǎng)和隊伍建設，獻畢生于京劇藝術事業(yè)。