Lionel Belmore urodził się 12 maja 1867 roku w Wimbledon w Londynie jako syn Jamesa Belmore’a oraz Ann Belmore. Pochodził z rodziny o długich tradycjach scenicznych, a jego zainteresowanie teatrem pojawiło się już w młodości. Aktorskiego rzemiosła uczył się w środowisku londyńskich scen teatralnych, gdzie zdobywał doświadczenie jeszcze pod koniec epoki wiktoriańskiej.
Przełomowym momentem w jego karierze było dołączenie do zespołu słynnego aktora i reżysera Henry Irving w Lyceum Theatre w Londynie. Belmore występował tam przez wiele lat, zdobywając renomę solidnego aktora charakterystycznego. Praca w zespole Irvinga była jedną z najlepszych szkół aktorstwa swojej epoki i zapewniła mu wysoki status w świecie teatru brytyjskiego.
Na początku XX wieku przeniósł się do Stanów Zjednoczonych i rozpoczął występy na scenach Broadwayu. Równocześnie zaczął pojawiać się w filmach – jego kariera ekranowa rozpoczęła się już około 1911 roku, kiedy pracował dla wytwórni Vitagraph Studios. W kolejnych latach stał się jednym z najbardziej zapracowanych aktorów charakterystycznych w Hollywood, występując w dziesiątkach produkcji kina niemego.
Jednym z ważniejszych filmów w jego dorobku był spektakularny dramat historyczny „The Hunchback of Notre Dame” (1923), w którym wystąpił u boku Lon Chaney. W następnych latach pojawiał się w wielu popularnych produkcjach, między innymi w filmie „The Drop Kick” (1927), gdzie partnerował Richard Barthelmess. Jego charakterystyczna sylwetka, wyrazista twarz i teatralna ekspresja sprawiały, że często obsadzano go w rolach starszych urzędników, sędziów, karczmarzy lub arystokratów.
Po wprowadzeniu dźwięku Belmore bez większych problemów kontynuował karierę. Jego głęboki, donośny głos idealnie pasował do ról autorytetów i postaci o silnym charakterze. W latach trzydziestych pojawił się w wielu znanych produkcjach studia Universal, w tym w horrorach takich jak „Frankenstein” (1931), „The Invisible Man” (1933) czy „Son of Frankenstein” (1939). Występował również w widowiskach kostiumowych i dramatach historycznych, m.in. w filmie „Mary of Scotland” (1936) w reżyserii John Ford.
W życiu prywatnym był żonaty z aktorką Emmeline Carder, znaną także jako Emme Belmore. Małżeństwo doczekało się dwóch córek – Violet i Joan – które również próbowały swoich sił w aktorstwie. Belmore był przez wiele lat jedną z najbardziej rozpoznawalnych postaci wśród brytyjskich aktorów pracujących w Hollywood i cieszył się dużym szacunkiem środowiska filmowego.
Lionel Belmore zmarł 30 stycznia 1953 roku w Motion Picture Country Home w Woodland Hills w Los Angeles w wieku 85 lat. Został pochowany na Forest Lawn Memorial Park w Glendale w Kalifornii.
W trakcie swojej długiej kariery wystąpił w ponad dwustu filmach, stając się jednym z najbardziej charakterystycznych aktorów drugoplanowych klasycznego Hollywood. Dzięki teatralnej dyscyplinie i niezwykle wyrazistej osobowości scenicznej pozostaje jedną z rozpoznawalnych twarzy kina niemego i wczesnego kina dźwiękowego.