Lyon var bara 14 år när hon spelade mot James Mason i Lolita, som baseras på en kontroversiell roman av Vladimir Nabokov om en mans besatthet av en tonårsflicka. Även filmen skulle komma att skapa debatt, inte minst på grund av Lyons ålder. Hon belönades med en Golden Globe som bästa kvinnliga nykomling för sin roll i filmen.

Lyon medverkade i ett 20-tal filmer och tv-serier under sin karriär, bland annat i Iguanans natt, Evel Knievel och Tony Rome.