Elève au cours Florent, Lionel Abelanski fait sa première apparition à l'écran en 1988 dans Romuald et Juliette de Coline Serreau aux côtés de Daniel Auteuil. Toutefois, l'acteur se consacre par la suite essentiellement au théâtre. Au milieu des années 90, Abelanski devient une silhouette familière de comédies loufoques telles que Delphine 1 - Yvan 0 et Didier, réalisées par les ex-Nuls Farrugia et Chabat en 1996.

L'année suivante, Lionel Abelanski incarne l'importun qui titille Yvan Attal au sujet de son épouse comédienne dans I got a woman, le court métrage très remarqué qui servira de point de départ à Ma femme est une actrice. Puis l'acteur prête ses traits à Shlomo, le fou du village qui à l'idée d'organiser un faux train de déportation dans Train de vie de Radu Mihaileanu. Ce personnage hors du commun lui vaut une nomination au César du Meilleur espoir en 1998.

S'il continue de promener son air ahuri dans des comédies potaches (Mais qui a tué Pamela Rose ?), Lionel Abelanski, de plus en plus sollicité, ne se cantonne pas à ce registre. Se délectant à jouer les fâcheux, du cousin encombrant (Un petit jeu sans conséquence, 2004) au fiancé fuyant (Je ne suis pas là pour être aimé, id.), il passe de l'univers âpre d'Itinéraires (2005) à celui, délirant, de Poltergay (2006).

Très prolifique, le comédien tourne de nombreux films dans les années 2000, surtout dans le registre de la comédie décalée (La Beuze, Double zéro, Narco, Casablanca Driver...). Après s'être replongé dans la tourmente de la Seconde guerre mondiale (Zone libre, et même un petit rôle dans Reviens-moi avec James McAvoy), Lionel Abelanski se glisse dans la peau de Bernard Frank, écrivain nonchalant et ami de Sagan-Sylvie Testud (2008).

Son physique débonnaire et son talent d'acteur comique lui permettent de multiplier les rôles dans un registre qui lui correspond. L'acteur retrouve notamment Radu Mihaileanu en 2009 pour Le Concert. Dans cette comédie dramatique, Lionel campe Jean-Paul Carrère, employé du Théâtre du Châtelet. Abelanski fait également des apparitions dans de nombreuses comédies françaises : Protéger et servir d'Eric Lavaine (2010), Beur sur la ville de Djamel Bensalah (2011) et Les Infidèles (2012).

Cette année 2012 est par ailleurs très fructueuse pour le Français. En effet, on le retrouve à nouveau dans des comédies populaires comme Mais qui a re-tué Pamela Rose ? de Kad Merad et Olivier Baroux, De l'autre côté du périph de David Charhon, ou encore Boule et Bill de Franck Magnier et Alexandre Charlot. Tournant beaucoup, Lionel Abelanski incarne Laurent dans le film de potes Barbecue, l'architecte dans Les Vacances du petit Nicolas et le médecin dans le film de Woody Allen Magic in the Moonlight.

Visage très familier du cinéma français, le comédien poursuit avec des prestations plus ou moins marquantes dans Tu es si jolie ce soir, Les Premiers, les Derniers, Ouvert la nuit, Sous le même toit, Loue-moi !, Les Municipaux (et sa suite), Blockbuster, Roxane, Just a Gigolo et Chacun chez soi. En 2022, il reprend son personnage de Laurent dans la suite de Barbecue, Plancha. A noter aussi sa participation à la série Les Bracelets Rouges (2017 - 2022), dans laquelle il campe le Docteur Catalan.