Als ihn 1865 Sir Frederik Bruce ersetzte, wurde er Botschafter in Konstantinopel, wo er jedoch nur zwei Jahre blieb. Im Sommer 1867 ging er als Nachfolger Henry Richard Cowleys in gleicher Eigenschaft nach Paris. Das Amt des britischen Botschafters in Frankreich, den damals für das Vereinigte Königreich bedeutendsten Botschafterposten überhaupt, bekleidete Lyons 20 Jahre lang unter wechselnden liberalen und konservativen Regierungen. In dieser Zeit erlebte er erhebliche Umwälzungen in Frankreich, die letzten Jahre des Zweiten Kaiserreichs, den Deutsch-Französischen Krieg und den Beginn der französischen Kolonialexpansion. Die letzten Jahre waren dann vom Beginn der britisch-französischen Konfrontation geprägt, die ihren Ausgangspunkt in der britischen Besetzung Ägyptens hatte.