Formée à l’école du Théâtre National de Strasbourg, dont elle est sortie en 2001, Lucie Valon joue dans Transit 02: nuit Kafka mis en scène par Jean-Christophe Bailly, Od ombra do omo, sous la direction de Lucas Hemleb. L’année suivante, elle joue Des chimères en automne ou l’impromptu de Chaillot d’Alain Prochiantz et Jean François Peyret. Vient ensuite J’étais dans ma maison et j’attendais que la pluie vienne, de Jean- Luc Lagarce, mis en scène par Joël Jouanneau, et L’histoire vraie de la Périchole, d’après Offenbach, dirigée par Julie Brochen.
Elle joue en 2013 avec le collectif F71 dans la dernière création Notre corps utopique au théâtre de la Bastille. Elle collabore avec Nicolas Bouchaud en 2012 sur Deux Labiche de moins au Festival d’Automne à Paris puis à la manufacture de Lausanne en 2015. En 2016-17, elle rejoint l'équipe de Jean François Sivadier pour la reprise de La vie de Galilée de Bertolt Brecht et la création de Dom Juan à l'Odéon.