Waldemar Łysiak jest synem inżyniera Stanisława Łysiaka oraz Wiktorii z Kowalewskich[1]. Dwie starsze siostry Łysiaka zginęły w Powstaniu Warszawskim[2]. Ukończył Liceum Ogólnokształcące im. Bolesława Prusa w Warszawie[1]. W latach 1963–1968 studiował na Wydziale Architektury Politechniki Warszawskiej i uzyskał tytuł inżyniera architekta ze specjalizacją w zakresie konserwacji zabytków[1]. W latach 1968–1971 pracował w państwowym przedsiębiorstwie Pracownie Konserwacji Zabytków[1]. Następnie studiował historię sztuki na Uniwersytecie Rzymskim w latach 1970–1972 oraz w Międzynarodowym Centrum Studiów nad Ochroną i Konserwacją Zabytków w Rzymie w latach 1970–1973[1]. W 1977 obronił na Wydziale Architektury Politechniki Warszawskiej pracę doktorską pt. Doktryna fortyfikacyjna Napoleona, pisaną pod kierunkiem profesora Andrzeja Gruszeckiego[2]. Wykładał historię kultury i cywilizacji na Wydziale Architektury Politechniki Warszawskiej[1].
Łysiak ożenił się w 1965 roku z Zofią Poisel[1][2]. Ma troje dzieci; jego syn Tomasz Łysiak jest dziennikarzem radiowym i aktorem.
Łysiak jest bibliofilem, jego zbiór zawiera m.in. rękopisy wierszy Norwida oraz jedyny zachowany pierwodruk Trenów Kochanowskiego[3][4].