Inizia come regista di pubblicità per la televisione inglese e i suoi primi cortometraggi proiettati nei festival inglesi ottengono positivi riscontri. L'esordio cinematografico è nel 1980 con A donne con gli amici e il successo arriva nel 1983 con Flashdance, con la bella Jennifer Beals nel ruolo di operaia sexy con la passione per la danza. Nonostante le critiche al film - considerato "un lungo videoclip" - il successo di pubblico è enorme e la pellicola ottiene un Oscar per la miglior canzone.
Lyne replica il successo di Flashdance nel 1986 con l'erotico 9 settimane e 1/2 e il sex-thriller Attrazione Fatale che, oltre al successo di pubblico, fa guadagnare al regista una nomination all'Oscar per il miglior regista. Il sesso e l'intrigo faranno da sfondo anche ad altri famosi film di Lyne come Attrazione Fatale, Allucinazione Perversa e Proposta Indecente, film che analizza le relazioni tra sesso, soldi e amore nel triangolo interpretato da Robert Redford, Woody Harrelson e Demi Moore.
Nel 1997 tenta di riscattare la sua fama di regista "commerciale" con Lolita, remake del famoso film di Stanley Kubrick tratto dall'omonimo libro di Vladimir Nabokov, classico della letteratura molto amato dal regista. Il film ha problemi con la censura e con le severe leggi americane sulla pornografia a causa del delicato tema della relazione sessuale tra un adulto e una ragazzina e, nonostante le intenzioni del regista di rimanere fedele alla trama del libro, il risultato non è convincente. Il film risulta freddo e noioso e non riscuote molto successo. Un'accoglienza migliore è stata data a L'amore infedele remake di Stéphane, una moglie infedele di Claude Chabrol, con Richard Gere e Diane Lane che ha ottenuto per questa parte una nomination all'Oscar come miglior attrice.