C'est par la série
Kaamelott que Lionnel Astier se fait connaître en 2005 du grand public. Diffusé sur M6, le programme court conçu, écrit et réalisé par son fils
Alexandre Astier plonge avec humour dans l'univers du Roi Arthur et des chevaliers de la table ronde. Lionnel Astier y joue le roi Léodagan, beau-père du Roi Arthur, que joue également Alexandre. D'un caractère bourru, grognon et âpre, Léodagan a permis au comédien d'endosser un rôle fort sur le petit écran après des années de travail confirmé sur les planches. Auteur d'une dizaine de pièces, comédien de près d'une soixantaine, Lionnel Astier est également metteur-en-scène pour des pièces dont certaines sont de sa création (
Rencontre avec un homme remarquable : le Docteur Frankenstein ou
La Vengeance du démon déçu pour la plus récente). Il fait plusieurs apparitions télévisées dans des séries françaises (
Les Cinq dernières minutes, Julie Lescaut, Louis la Brocante…) et au cinéma dans
Zone rouge, La femme du cosmonaute et plus récemment dans la comédie
Détrompez-vous. En 2008, il rejoint
Jean-Hugues Anglade au casting de la mini-série
A.D. La Guerre de l'ombre, sur le terrorisme européen dans les années 80. Parallèlement, il continue à jouer en famille dans
Kaamelott (son ex-femme
Joëlle Sevilla, son fils
Simon Astier et sa compagne Josée Drevon interprètent respectivement Séli, Yvain et Ygerne de Tintagel) alors que la série ravit les fans pour une cinquième saison.