Sa carrière est marquée par l'édition 1994 du tournoi de Salem, à Osaka, dont il a atteint la finale après avoir éliminé successivement Ivan Lendl no 17, Aaron Krickstein no 23 et Henrik Holm no 53, alors qu'il était seulement 246e mondial, ne s'inclinant donc qu'en finale contre Pete Sampras. Il atteint le meilleur classement de sa carrière, une 48e place, en mars 1995, peu de temps avant de perdre les points ATP qu'il avait acquis lors de cette finale.
C'est encore au Japon, au tournoi de Tokyo classé Championship Series (actuel 500 Series), qu'il dispute sa deuxième finale en 1997. Il perd 2 sets à 1 en finale contre Richard Krajicek, après avoir battu notamment Boris Becker et Thomas Johansson aux tours précédents. La même année, il réalise ses meilleures performances en Grand Chelem, en atteignant le 3e tour à Roland-Garros et à l'US Open.
Il compte deux victoires sur le top 10 Michael Stich no 4 mondial à Paris-Bercy en 1994 et à Bâle en 1997 Carlos Moyà no 5.
Il fait partie des quelques joueurs qui ont pu enregistrer une victoire sur Björn Borg lors de sa deuxième carrière.
En 1997 il perd le 5e match décisif contre la Belgique en barrage de Coupe Davis, l'équipe de France sera relégué, c'est son unique match dans cette compétition.
Reconversion
Après sa retraite sportive, Lionel Roux est ensuite devenu l'entraîneur de son compatriote Michaël Llodra pendant plusieurs années.
Il est consultant pour le groupe Canal+ depuis la fin de sa carrière de joueur. En 2016, il commente les matchs de tennis des Jeux Olympiques de Rio sur les chaînes du Groupe Canal+[2].
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