A teatro
Lucia Mascino ha studiato al Centro di Ricerca e Sperimentazione teatrale di Pontedera. Successivamente ha collaborato col gruppo del Teatro Settimo di Torino e ha fatto parte della compagnia giovani del Teatro Stabile delle Marche con Massimo Navone e Giampiero Solari. Nel 1999 e 2000 ha recitato a fianco di Piera degli Esposti nello spettacolo "La passione di Cristo" per la regia di Antonio Calenda. Dal 2000 al 2005 ha fatto parte della compagnia di G. Barberio Corsetti, andando in scena in spettacoli tratti da Kafka, Ovidio e Buchner in Italia e in tournee europee. Nel 2001 è stata selezionata per partecipare alla scuola di alta formazione Ecoles des Maitres con J. l. Martinelli su Cechov e ha lavorato ancora su Cechov con il regista e pedagogo russo Anton Milenin. Negli anni seguenti ha recitato in spettacoli teatrali tra cui quelli diretti da Valerio Binasco e Giancarlo Cobelli. Nel 2007 ha vinto il bando 'Nuove Sensibilità' con lo spettacolo da lei scritto e interpretato insieme a Rebecca Murgi, "Io sono internazionale". Dal 2009 al 2015 recita in tutti gli spettacoli scritti e diretti da Filippo Timi e prodotti dal Teatro Franco Parenti di Milano: "Amleto", "Favola", "Romeo e Giulietta", "La Sirenetta" e "Il Don Giovanni". Nel 2015/16 ha recitato negli spettacoli di Fabrizio Arcuri prodotti dal Teatro Argentina di Roma: Ritratto di una Capitale e Candide. Nel 2017 collabora con l'autrice e regista teatrale Lucia Calamaro per uno studio sulla poetessa uruguaiana Idea Vilarino che nel 2018 diventerà un monologo.

Al cinema
Debutta al cinema con Tartarughe sul dorso (2005) di Stefano Pasetto nel quale interpreta la parte di un'operaia triestina. Nel 2007 la ritroviamo nel ruolo di protagonista femminile nel film di Stefano Tummolini Un altro pianeta, candidato ai Nastri d'argento, presentato al Festival di Venezia nella sezione Giornate degli autori nel 2008 e al Sundance Film Festival nel 2009. Nello stesso anno prende parte ai film La prima linea di Renato De Maria e Sulla strada di casa di Emiliamo Corapi. Nel 2010 vince il Premio Vittorio Mezzogiorno, che gli viene consegnato da Giovanna Mezzogiorno al Giffoni Film Festival e durante lo stesso anno prende parte al film di Nanni Moretti Habemus Papam e al film Il rosso e il blu di Giuseppe Piccioni. A seguire prende parte a La scoperta dell'alba di Susanna Nicchiarelli, Viva la libertà di Roberto Andò, Piccola patria di Alessandro Rossetto presentato alla sezione Orizzonti del Festival di Venezia 2013, La Trattativa di Sabina Guzzanti, La sedia della felicità di Carlo Mazzacurati. Nel 2015 è protagonista, a fianco di Christian De Sica, di Fraulein, opera prima di Caterina Carone, e interpreta altri due ruoli in altrettanti esordi quali La Pelle dell'orso di Marco Segato e La ragazza del Mondo di Marco Danieli. Nel 2017 è protagonista nel film di Francesca Comencini, Amori che non sanno stare al mondo, accolto con calore sia dalla critica che dal pubblico della piazza del Festival di Locarno e in sala il prossimo novembre. Sempre nel 2017 è coprotagonista, con Filippo Timi, nel film Favola, tratto dall'omonima pièce teatrale, con la regia di Sebastiano Mauri; attualmente il film è in postproduzione. Nel 2018 è insiema a Corrado Guzzanti e Kasia Smutniak nel film di Rolando Ravello, La prima pietra. Tra le ultime interpretazioni troviamo Genitori quasi perfetti (2019), Odio l'estate (2020) e Il grande giorno (2022).

Fiction
In televisione è la protagonista di Una mamma imperfetta 2013, la fortunata serie scritta e diretta da Ivan Cotroneo e prodotta da Indigo Film con Corriere della Sera e Rai Fiction, cui seguirà il tv movie Il Natale della mamma imperfetta. Veste inoltre i panni del commissario Vittoria Fusco a fianco di Filippo Timi nella serie I delitti del Bar Lume, diretta da Roan Johnson e in onda su Sky. A ottobre debutterà su Netflix nella serie Suburra, nei panni di Gabriella Santi, una parlamentare corrotta.