Родился в Халле, Йоркшир. Не закончив школу, устроился рассыльным в лондонский журнал «Зритель». Позже работал в пресс-агентстве Keystone. В годы второй мировой войны Дэвидсон служил на подводной лодке. После войны объездил всю Европу в качестве репортера. Во время одной из этих поездок наметилась идея первого романа.
     После публикации «Ночь Венцесласа» в 1960 году Дэвидсон оставил работу и стал профессиональным писателем. Большинство романов Лайонела написано в жанре триллера. Кроме детективов, Дэвидсон написал несколько детских книг.
     В числе наград писателя 3 Золотых кинжала Ассоциации детективных писателей Великобритании, Алмазный кинжал Картье и израильский Президентский литературный приз.
     В настоящее время писатель живет в Лондоне.