Charbonnier aloitti uransa vuonna 1987 AJ Auxerressa, jossa hän pelasi 11 vuotta. Auxerresta hän siirtyi Skotlannin ValioliigaanGlasgow Rangersiin. Charbonnier ei onnistunut syrjäyttämään saksalaista Stefan Klosia ykkösmaalivahdin paikalta vaan jäi kakkosmaalivahdiksi. Glasgow Rangersista Charbonnier siirtyi vielä kesken kauden 2001–02 Sveitsiin FC Lausanne-Sportin joukkueeseen ja lopetti sitten uransa.
Lionel Charbonnier oli Ranskan jalkapallomaajoukkueen kolmosvahti sen voittaessa maailmanmestaruuden vuoden 1998 MM-kisoissa.[1] Charbonnier pelasi koko urallaan vain yhden maaottelun ja senkin vuonna 1997 eli maailmanmestaruuskilpailuissa hän ei esiintynyt kertaakaan.
Pelaajauran jälkeen Charbonnier on toiminut valmentajana Poitiers:ssä ja Sens:ssä.
