Lyons étudie au Dover College dans le Kent en Angleterre puis à la High School de Dublin[1], avant de poursuivre ses études au Trinity College de Dublin (élu en 1943 Scholar de l'histoire moderne et des sciences politiques)[2].
Prévôt du Trinity College de Dublin en 1974, Lyons quitte ce poste en 1981 pour se concentrer sur l'écriture. Il remporte le prix Heinemann en 1978 pour sa biographie de Charles Stewart Parnell. Il écrit Culture and Anarchy in Ireland, 1890–1939, qui remporte le Christopher Ewart-Biggs Memorial Prize et le Wolfson History Prize en 1979. Ireland Since the Famine, le manuel universitaire standard d'histoire irlandaise du milieu du XIXe siècle à la fin du XXe siècle, selon le Times est "l'œuvre définitive de l'histoire irlandaise moderne" [1].
Lyons critique l'histoire très appréciée de Cecil Woodham-Smith de la grande famine irlandaise et est généralement classé parmi les historiens « révisionnistes » dont les sympathies minimisent le rôle négatif du gouvernement britannique à propos la famine.
Il se marie en 1964 avec Jennifer McAlister[5], dont deux fils (qv.Nicholas Lyons).