Il a étudié à l’école d’art dramatique privée des Enfants terribles à Paris, sous la direction de Jean-Bernard Feitussi. D’origine portugaise, il apparaît aussi dans des productions lusophones, sa langue maternelle.
C’est sur les planches qu’on le découvre en France. En 2010, il compte déjà de nombreuses représentations sur scènes dans différentes œuvres du répertoire classique français : Molière, Marivaux, Tchekhov… Le 28 avril 2004, il joue sur la scène du Zénith de Paris aux côtés d’Arthur (l’animateur de TF1 et humoriste), de Shirel (la chanteuse), de Gérard Darmon, d’Alexandre Arcady… dans le cadre de la soirée Yom Haatsmaout 2004.
En 2004, il joue aussi le rôle de Michaël dans La Rixe d’Antoine Renand.
De 2005 à 2009 il animera aussi à la radio.
En 2005, il écrit Monologue pour les vivants qu’il jouera entre autres au Trianon à Paris, il en est aussi le producteur via PSK Productions, sa société de production. Ce spectacle, qui le présente seul en scène, retrace l’histoire de Marc, un enfant de 8 ans atteint d’une maladie orpheline. En 2006, il signe son second spectacle, Suite royale 2026, un one man show qui donne à imaginer la France quelque vingt années plus tard dans un futur revu et corrigé.
En 2005 il participe à l’émission Télépièges sur la chaîne TF6. Avec Olivier Minne, Anne-Gaëlle Riccio et Moon Daily, il piège des candidats qui pensent participer à une émission de télé, mais où tout va déraper. Le genre caméra caché mais… visible !
En 2006, sous la direction du réalisateur F. Berthe, il incarne le rôle titre de l’un des épisodes de la série Préjudices diffusée alors sur France 2. Il sera l’arbitre dans cet épisode intitulé À bas l’arbitre.
À partir du lundi 3 septembre 2007 il participe à l’émission 60 secondes du Colisée sur France 2, présentée par Olivier Minne, à 18H10, qui deviendra 60 secondes pour rire dès le mercredi 12 septembre 2007. Suite aux mauvaises audiences quotidiennes, France 2 déprogramme l’émission le vendredi 28 septembre 2007. Mais porté par les bons retours du public, Lionel Cecilio et son partenaire créent un duo comique intitulé Vu à la télé mais pas longtemps.
En 2008, la chaîne de télé naissante Direct 8, propriété de Bolloré, le recrute pour animer une émission littéraire, Voyage au bout de la nuit.
En 2010, il fête son 100e numéro en enregistrant un numéro spécial dans lequel il s’entoure d’auteurs comme Éric Naulleau, Corinne Puget et Amélie Perrault.
Dans le courant de l’année 2010, il tourne une poignée de courts métrages produits, et prépare un troisième one man show… Il incarne aussi le premier rôle masculin du film d’horreur de Ludovic Baron Help me.
Lionel Cecilio est actuellement représenté par Axelle Sibiril-Lefebvre dans l’agence artistique Film Talents.
En septembre 2012, Lionel Cecilio devient parrain du refuge SPA de Chateau d’Olonne
Lionel