Az amerikai színésznő csütörtökön halt meg Los Angelesben, halálának hírét barátja, Phil Syracopoulos erősítette meg a The New York Times című lapnak. A halál okát nem nevezte meg.

Lyon mindössze 14 éves volt, amikor eljátszotta a főszerepet Vladimir Nabokov orosz származású amerikai író vitatott regényének filmváltozatában. A Lolita egy fiatal lányról szól, aki kapcsolatot kezdett egy középkorú irodalomprofesszorral. Lyont nyolcszáz lány közül választották ki Dolores Haze karakterének megformálására. Kubrick szerint Lyon volt a "tökéletes nimfácska".

Mire a 18 éven felülieknek szánt film bekerült a mozikba, Lyon még mindig túl fiatal volt ahhoz, hogy maga is megnézze a kész alkotást. Az 53 éves James Mason angol színész oldalán játszott szereppel 1963-ban Golden Globe-díjat kapott, mint a legígéretesebb kezdő színész.

A Lolita volt Sue Lyon pályájának csúcsa, többé nem ért el ilyen mértékű sikereket. Húsz filmben szerepelt, feltűnt például John Huston Az iguána éjszakája című 1964-es filmjében Richard Burton oldalán. Legutolsó filmje az Alligator című 1980-as horror volt.

Sue Lyon ötször kötött házasságot, egy lánygyermeke született.