Lucienne Bréval étudie à Genève où elle obtient un 1er prix de piano, puis au Conservatoire de Paris, dont elle sort en 1890 comme 1er prix de chant. Elle débute à l'Opéra de Paris en 1892 dans le rôle de Selika dans L'Africaine de Meyerbeer et y accomplit par la suite une carrière d'une trentaine d'années.
En 1893, sous la direction d'Édouard Colonne, elle incarne Brünnhilde, l'un de ses meilleurs rôles, dans la Walkyrie de Wagner à l'Opéra de Paris (en français) avec Rose Caron (Sieglinde), Ernest Van Dyck (Siegmund) et Francisque Delmas (Wotan). Henri de Curzon écrit : « Son jeune talent s'épanouissait […] avec une flamme audacieuse, une passion, une harmonie de visage et de gestes qui étaient vraiment de toute beauté ». Elle a le tempérament et la voix pour jouer les héroïnes wagnériennes. Elle devient Vénus (Tannhäuser), puis Eva (Les Maîtres Chanteurs de Nuremberg), qu'elle interprète avec une espièglerie inattendue.
Elle se consacre à partir de 1921 à l'enseignement.
Cette tragédienne lyrique a fortement impressionné tous ses contemporains. Gabriel Fauré définit son art comme « un Beau qui n'est pas l'objet des sons, un certain Beau qui charme l'esprit ».
Roger Blanchard et Roland de Candé, Dieux et divas de l'opéra, Fayard, 2004 (ISBN2-213-61948-4)
Franck Storne, « Lucienne Bréval », in Patrick Cabanel et André Encrevé (dir.), Dictionnaire biographique des protestants français de 1787 à nos jours, tome 1 : A-C, Les Éditions de Paris Max Chaleil, Paris, 2015, p. 477-478 (ISBN978-2846211901)