Atribuído ao 2.º Regimento de Infantaria, serviu nele nas Guerras dos Seminoles e na Guerra Mexicano-Americana. Apesar de estar contra a participação dos Estados Unidos neste último conflito, foi promovido a primeiro tenente pelo seu "notável valor na captura de artilharia ao inimigo" na batalha da Cidade de México e surgiu como capitão nas batalhas de Contreras e Churubusco. Enviado para a zona de fronteira, aí participou no massacre dos índios pomos em Clear Lake (Califórnia) em 1850 no chamado "Bloody Island Massacre Depois de ser enviado para Fort Riley, Kansas, Lyon tornou-se um acérrimo abolicionista e republicano (com laços com proeminentes republicanos radicais), enquanto servia nos conflitos fronteiriços entre Kansas e Missouri, o "Bleeding Kansas." Em janeiro de 1861 escreveu sobre a crise secessionista, "Já não é útil apelar à razão, apenas à espada".