Iniciou a carreira no Teatro Tablado, fundado por Maria Clara Machado. No teatro, trabalhou com Ivan de Albuquerque, Chico Anysio, João Falcão, Guel Arraes, Charles Möeller e Claudio Botelho, Hamilton Vaz Pereira e Monique Gardenberg. Na TV interpretou o personagem Alfredinho no extinto Zorra Total, ao lado de Jorge Dória. É notoriamente conhecido pelo personagem Artur Silva (Tuco) do seriado A Grande Família, exibido de 2001 a 2014. Atuou também nos seriados Sexo Frágil e Chapa Quente, e foi finalista do reality musical Popstar. É integrante da nova versão da Escolinha do Professor Raimundo e interpretou o personagem Roney Romano em Malhação: Viva a Diferença. Seu trabalho mais recente em telenovelas foi interpretando Mário Vianna em Bom Sucesso.
Lúcio também integrou o elenco do programa de variedades Os Melhores Anos das Nossas Vidas, que esteve no ar entre outubro e dezembro de 2018 na TV Globo. Representou os anos 80, juntamente com Marcos Veras, Marco Luque, Ingrid Guimarães e Rafa Brites, que representaram as demais décadas.
Lúcio Mauro Filho pode ser visto no programa Caldeirão, comandado por Marcos Mion , tocando músicas na guitarra, e comandando a banda Lúcio Mauro e Filhos, para serem advinhadas pelos concorrentes.

Cônjuge: Cíntia Oliveira (desde 1999)
Filhos: Antônio Bento Araújo, Luiza Araújo, Liz Araújo Barbalho
Irmãos: Alexandre Barbalho, Gilberto Salles, Luciane Maria Barbalho, Luana Araujo Barbalho
Pais: Lúcio Mauro, Ray Luiza Araujo Barbalho
Primo: Jader Barbalho