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Il étudie la musique au conservatoire de sa ville puis travaille à Paris avec Edmond Vergnet, le premier Samson à l'Opéra de Paris. Muratore commence comme baryton mais sa voix se développe vers l'aigu et il débute le à l'Opéra-Comique à Paris, où il participe à la création de La carmélite de Reynaldo Hahn. En 1904, il chante Werther à La Monnaie de Bruxelles.
À partir de 1913, il séjourne souvent aux États-Unis notamment à Chicago et New York. Pendant la Première Guerre mondiale, il milite en faveur de l'intervention américaine en Europe.
Parallèlement à sa carrière sur scène, il tourne quelques films muets puis parlants dont Le Chanteur inconnu (1931). Entre 1914 et 1916, il tourne plusieurs films (Manon Lescaut, La sposa della morte et La rosa di Granata) avec sa femme, depuis 1913, la cantatrice italienne Lina Cavalieri dont il se sépare en 1919. Le divorce est lui prononcé en 1927.
Après ses adieux à la scène en 1931 dans Pénélope, il se consacre progressivement à l'enseignement du chant et de la mise en scène.
Il a été maire du village de Biot (Alpes-Maritimes) de mai 1929 jusqu'à sa démission en 1934. Durant son mandat, Lucien Muratore cherche et trouve des financements dans le but de réaliser un nouveau pont, mieux adapté à la circulation automobile, reliant Biot à la ville d'Antibes.
En avril 1944, il accepte le poste de directeur de l'Opéra-comique, dont il est relevé dès le 1er septembre suivant, quelques jours après la libération de Paris[2].
Ténor français le plus populaire de son époque[3], il est enterré au cimetière Saint-Pierre à Marseille. Sur sa tombe le sculpteur Antoine Sartorio a représenté Orphée et une lyre avec la mention « Le chant, don divin ».
