Nascido em Belém do Pará, em 1927, Lúcio Mauro iniciou a carreira artística no teatro juvenil, quando seu trabalho chamou a atenção do ator Mário Salaberry. Com pouco mais de 20 anos, Mauro (cujo nome verdadeiro era Lúcio de Barros Barbalho) ingressou na companhia de Salaberry, com a qual participou de diversas turnês pelo País. Em uma viagem, o grupos sofreu um acidente que vitimou Salaberry. Arrasado, Mauro voltou para Recife onde conheceu Barreto Júnior, comediante que tinha uma companhia humorística na cidade. Logo foi integrado ao grupo.
A experiência permitiu que fosse contratado, em 1960, pela TV Rádio Clube de Pernambuco, recém inaugurada. Foi sua estreia na televisão.
Foi na emissora que Lúcio Mauro participou de seu primeiro programa de humor, Beco Sem Saída. Na época, já casado com a atriz Arlete Salles, ele se mudou para o Rio de Janeiro, a convite de Walter Clark, e, em 1963, ingressou na TV Rio. Logo se transferiu para a TV Tupi, na qual participou de alguns programas do Grande Teatro Tupi até chegar na Globo, em 1966, com o humorístico TV0-TV1, ao lado de Jô Soares, Paulo Silvino e Agildo Ribeiro, entre outros.
Foi na emissora carioca que Lúcio Mauro se firmou como comediante, participando de programas como Balança Mas Não Cai (1968), Chico City (1973), Os Trapalhões (1989), Escolinha do Professor Raimundo (1990) e Zorra Total (1999).
Criou tipos inesquecíveis, como Fernandinho, cuja mulher, Ofélia (Sonia Mamede), revelava sua ignorância com frases absurdas. Mesmo assim, ele não admitia que a chamassem de ignorante. Foi um dos grandes quadros do Balança…
Ao lado de Chico Anysio, compôs grandes parcerias como no papel de Da Julia, diretor do ator canastrão Alberto Roberto, papel de Chico. A amizade entre eles, aliás, permitia que constantemente improvisassem, utilizando cada um fatos das histórias do outro para tirar algum proveito humorístico.
Foi assim também na Escolinha do Professor Raimundo, no qual interpretou Aldemar Vigário, que exagerava ao descrever as aventuras vividas pelo mestre, vivido por Anysio.
Na nova versão do programa, seu papel é interpretado pelo filho, Lúcio Mauro Filho. A estreia do humorístico, aliás, em 2015, teve uma emocionante participação de Lúcio Mauro, como o servente da escola, que mostra o caminho da nova sala de aula para o professor Raimundo, agora vivido por Bruno Mazzeo.