En 1983, la jeune réalisatrice belge Chantal Ackerman propose à Lio son premier rôle au cinéma dans la comédie musicale Golden Eighties. Mais dans ce film, Lio reste une chanteuse. Ses réels débuts en tant que comédienne se font en 1985 devant la caméra de Didier Haudepin, dans Elsa Elsa aux côtés d'un autre chanteur, Tom Novembre. Si le film n'est pas un gros succès, le talent d'actrice de Lio est reconnu et dès lors, elle choisit d'alterner régulièrement les deux carrières.
Cependant en 1986, c'est son travail de chanteuse qui s'impose. En effet, l'album Pop Model qui sort cette année-là est un triomphe, grâce à des titres comme Les brunes comptent pas pour des prunes, Fallait pas commencer et Je casse tout ce que je touche. Son répertoire tendrement insolent séduit le public et la critique. Son deuxième album Can Can ne remporte pas le succès escompté : elle se lance alors dans la mode, une autre de ses passions. Entre 1988 et 1990, elle crée et signe plusieurs collections pour Prisunic : c'est une réussite commerciale. En 1988, Claude Lelouch fait appel à elle pour son film Itinéraire d'un enfant gâté. Ses deux autres albums Des fleurs pour un caméléon (1991) et Wandatta (1996) ne trouvent pas leur public. En janvier 1999 sort Le meilleur de Lio, une compilation de ses tubes.
Au printemps 2000, elle consacre son nouvel album Je suis comme ça à Jacques Prévert. Elle y reprend de célèbres poèmes dont le plus fameux, "Les Feuilles mortes". Cet album lui donne l'occasion de chanter avec Guy Marchand. L'année suivante, elle monte sur la scène du Sentier des Halles pour interpréter ces chansons, accompagnée au piano par Mathieu Gonet et à l'accordéon par Alexandre Leitao. Elle renoue avec le succès. En 2001 et 2002, Lio part en tournée à travers la France ; cette même année, on la voit dans Carnages, un long métrage d'une jeune réalisatrice, Delphine Gleize. En 2003, elle sort un album intitulé "Lio & Prévert Coeur de Rubis". Elle poursuit sa carrière cinématographique : en 2004, elle apparaît dans Mariages de Valérie Guignabodet et en 2005, dans Invisible de Thierry Jousse.
En 2009, , l'ex-punkette tourne la page en revenant à ses premiers amours: la pop-song indie truffée de rock et d'effets louches. Conçu avec le mystérieux groupe belge Phantom, Lio reprend goût à la ballade arty et au psychédélisme sur un album qui renoue avec la fraicheur des style: post Cramps, post Marie France mais tout près de Bijou, le groupe. Produit par Miam Monster Miam et mixé par Gilles Martin (Deus, Zita swoon, Venus, Girls in hawaii), ce nouvel album rend hommage au pygmalion historique (Jacques Duvall pour les textes) tout comme il honore l'éternelle jeune fille.
Troisième concept-album du backing-band belge de Phantom (Freaksville Rec.), après ceux de Jacques Duvall et Marie France, Phantom feat Lio est un retour aux sources.
