Sue Lyon var 14 år da hun fikk hovedrollen i Stanley Kubricks 1962-filmatisering av Vladimir Nabokovs roman. Det forble hennes mest kjente rolle. Hun var 73 år.

Filmen handler en middelaldrende mann som blir besatt av en 12 år gammel jente. Sue Lyon opparbeidet seg mer enn to dusin film- og TV-kreditter fra 1959 til 1980, men hun var først og fremst kjent for en: Lolita. Mer 800 jenter ble det sagt søkte på rollen. Da Lyon fikk rollen, kalte Nabokov som også skrev filmmanuset henne “den perfekte nymfen.”

Filmen ble minneverdig promotert med et fotografi tatt av Bert Stern i Sag Harbor, NY, og viser Sue Lyon i hjerteformede solbriller som suger på en rød kjærlighet på pinne, «til tross for at hverken disse solbrillene eller kjærlighet på pinne, dukker opp i selve filmen.

Romanen var skandaløs da den for første gang ble utgitt på engelsk i 1955; filmen var mindre –  fordi Lyons karakter var noe eldre og virket for moden for rollen som i romanen handler om en tolvåring.

Lyon startet med noen små TV-roller, inkludert en opptreden  i 1959 på The Loretta Young Show, hvor Kubrick først la merke til henne.

Etter Lolita dukket hun opp i The Night of the Iguana (1964), Syv kvinner (1966,), Tony Rome (1967), Evel Knievel (1971), Katastrofealarm på Highway 5 (1976) og andre filmer . Hennes siste filmopptreden var i Alligator, en skrekkfilm fra 1980.

Lyon hadde bak seg en rekke korte ekteskap – blant annet med Cotton Adamson som var fengslet for mord og ran da de giftet seg. Bryllupet fant sted i et konferanserom ved Colorado Statsfengsel. Et år senere, da hun kunngjorde at de skiltes forklarte hun hvordan ekteskapet hadde slått ut på karrieren: «Jeg har blitt fortalt av folk i filmbransjen, spesielt produsenter og filmdistributører, at jeg ikke får jobb fordi jeg er gift med Cotton,» sa hun.