ल्योन ने अगस्त 2011 में गॉल में श्रीलंका के खिलाफ ऑस्ट्रेलिया के लिए टेस्ट क्रिकेट में पदार्पण किया। उन्होंने दूसरी पारी में 5 विकेट लिए और मैच में ऑस्ट्रेलिया की जीत में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।
तब से, वह ऑस्ट्रेलियाई क्रिकेट टीम के नियमित सदस्य रहे हैं, और उनका प्रदर्शन असाधारण से कम नहीं रहा है।
लियोन अपनी निरंतरता और किसी भी तरह की पिच पर विकेट लेने की क्षमता के लिए जाने जाते हैं। स्पिन के अनुकूल परिस्थितियों में वह विशेष रूप से प्रभावी रहे हैं, और उपमहाद्वीप में उनका प्रदर्शन असाधारण रहा है।
उन्होंने 2016 में श्रीलंका के ऑस्ट्रेलिया के 3-0 व्हाइटवॉश में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी, जहां उन्होंने श्रृंखला में 16 विकेट लिए थे।
उन्होंने 2018-19 में भारत के खिलाफ ऑस्ट्रेलिया की ऐतिहासिक टेस्ट सीरीज जीत में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, जहां उन्होंने चार मैचों में 21 विकेट लिए।
ल्योन ऑस्ट्रेलियाई टीम के गेंदबाजी आक्रमण में एक महत्वपूर्ण दल रहे हैं, और उनका प्रदर्शन अक्सर जीत और हार के बीच का अंतर रहा है।
उन्होंने अपने करियर में अब तक 399 टेस्ट विकेट लिए हैं और 400 विकेट लेने वाले तीसरे ऑस्ट्रेलियाई स्पिनर बनने से सिर्फ एक विकेट दूर हैं।
नाथन लियोन की शादी मेल वारिंग से हुई है और इस जोड़े की दो बेटियाँ हैं। वह मछली पकड़ने के अपने प्यार के लिए जाने जाते हैं और अक्सर अपने खाली समय में मछली पकड़ने जाते हैं। वह कई चैरिटी पहलों में भी शामिल रहे हैं और अपनी परोपकारी गतिविधियों के लिए जाने जाते हैं।
