Родился 5 мая 1940 г. в Москве. Его отец - Моисей Аронович Поляк (1909-1943), инженер-строитель, погиб на фронте в годы Великой Отечественной войны. Мать - Поля Моисеевна (1914-1982) - была служащей.
В 1960 г. Лион Измайлов окончил авиамоторный техникум, затем два года проработал технологом на одном из авиационных предприятий.
В 1962 г. поступил на факультет "Системы управления, информатика и электроэнергетика" Московского авиационного института (МАИ; ныне имеет статус национального исследовательского университета). Окончил вуз в 1967 г. по специальности "система управления летательными аппаратами", получив квалификацию инженера-электромеханика.
Параллельно с учебой принимал участие в студенческой художественной самодеятельности во Дворце культуры и техники МАИ. Был одним из членов коллектива эстрадно-сатирического самодеятельного театра "Телевизор" (участники - Михаил Задорнов, Эдуард Успенский, Леонид Хавронский и др.). Вместе с другими авторами писал юмористические произведения под общим псевдонимом Измаилов (что значило "мы из МАИ"). Позднее, изменив одну из букв, стал использовать псевдоним в своем литературном творчестве.
После окончания института по распределению попал в авиационное конструкторское бюро "Родина" (Москва; ныне Научно-производственное объединение "Родина").
В 1969 г. вернулся в МАИ, где работал на кафедре и продолжал заниматься самодеятельностью.
В том же году отправил свое произведение - миниатюру "Новая Амата Хари" - в редакцию "Литературной газеты". После публикации стал постоянным автором ее сатирической и юмористической рубрики "Клуб 12 стульев" (16-я полоса).
С 1970 г. вместе с Аркадием Хайтом, Эдуардом Успенским, Ефимом Смолиным работал над созданием популярной детской передачи "Радионяня", которая выходила на Всесоюзном радио в 1970-1980-х гг. Вел рубрику "БРИЗ Радионяни", писал сценарии и рассказы. В эфире этой программы впервые прозвучала миниатюра Лиона Измайлова "Классный Днепр при клевой погоде", за которую впоследствии он получил премию "Золотой теленок" (учреждена "Клубом 12 стульев" "Литературной газеты" за лучшие сатирические и юмористические произведения). Этот же рассказ в 1974 г. стал основой одного из трех сюжетов первого выпуска детского киножурнала "Ералаш" (серия "Почему мы так говорим?!"; актеры - Спартак Мишулин, Константин Лазарев).
В 1971-1973 гг. руководил авторской группой Дворца культуры и техники МАИ.
В 1973-1975 гг. Лион Измайлов учился на Высших курсах сценаристов и режиссеров при Госкино СССР (мастерская Георгия Данелии).
В 1979 г. начал самостоятельно выступать на эстраде. Был участником концертов "Клуба 12 стульев", передачи "Вокруг смеха".
В 1989 г. вместе с Аркадием Аркановым создал Московский театр юмора "Плюс" ("Профессиональные любители юмора и сатиры"). В труппе театра в разное время работали актеры эстрады Николай Лукинский, Игорь Христенко, Михаил Грушевский и др.
Член Союза писателей СССР (1979).
В 1988-1991 гг. Лион Измайлов был ведущим телепередачи "Взрослые и дети" (вместе с Галиной Вовк и др.), выходившей на Центральном телевидении, затем на канале "Останкино". Работал над такими программами, как "Кабачок "13 стульев", "Артлото". Писал сценарии вместе с Анатолием Трушкиным. Вел авторские развлекательные передачи "Шут с нами" и "Шоу-досье".
Автор и ведущий популярной юмористической программы "Измайловский парк" (телеканал "Россия 1").
Монологи писателя исполняли Геннадий Хазанов, Евгений Петросян, Ян Арлазоров, Светлана Рожкова, Ефим Шифрин, Владимир Винокур, Лев Лещенко, Клара Новикова и др. Несколько его рассказов вошли в киножурнал "Ералаш" (серии "Как сейчас помню…", "Ябеды", "Маленькая дневная серенада").
Автор стихов песен певца и композитора Александра Добронравова ("На тебя я гляжу", "А мне так жалко лето", "Перестань мне сниться").
Вместе с Анатолием Трушкиным является соавтором сценария сатирической комедии "Нужные люди" (1986; режиссер - Владимир Алеников), автор нескольких пьес.
На сцене Театра эстрады поставил спектакли: "Секс по-советски", "Дурдом имени Карла Маркса", "Пародисты, вперед!", "Вечер анекдотов", "Хочу в президенты".
Трижды был удостоен премии "Золотой теленок" (1973, 1977, 1979). В 1989 г. ему присуждена Золотая медаль на международном юмористическом конкурсе "Алеко" в Болгарии.
Автор книг "Лягушонок Ливерпуль" (1984), "Хорошее настроение" (1984), "Доля истины" (соавт. Валерий Чудодеев, 1986), "Четыре мушкетера" (соавт. Виталий Чебуров, 1989), "Порнуха" (1990), "Объезд по кривой" (1992), "Конец света, или хорошее настроение" (совм. с Михаилом Задорновым, 1993), "Вася! Шашлык!" (воспоминания о протоирее Александре Мене, 1995), "Учащийся из кулинарного" (1991), "Шут с нами" (1997), "Эстрада - is my love. От смешного до серьезного: Записки юмориста" (2003) и др.
Женат. Супруга - Елена Петровна Сорокина (род. 1951).
Православный. Крещен в 1982 г. отцом Александром Менем.