Начиная с 24 февраля 2022 года в составе своего подразделения принимал участие в специальной военной операции по защите Донецкой Народной Республики и Луганской Народной Республики. Группа под руководством Вадима Лемеша всегда была на передовой. Его батальон участвовал в боях в «Азовстали». После «Азовстали» было ещё много боёв — взятие Александрополья, Викторовки, Врубовки, Николаевки, бои у Берестового. Его отряд, за время боевых действий, взял двадцать шесть человек, уничтожил танк, захватил в плен офицера украинской разведки и взял в качестве трофеев много западного вооружения.
Погиб Вадим Лемеш 6 августа 2022 года.
Указом Президента Российской Федерации от 23 мая 2023 года за мужество и героизм, проявленные при исполнении воинского долга Вадиму Лемешу было присвоено звание Героя Российской Федерации.
