В 1966 г. окончила клиническую ординатуру, в 1977 г. защитила кандидатскую, в 1987 г. – докторскую диссертации, в 1991 г. вместе с рядом других ученых ей присуждена Государственная премия за фундаментальные исследования в области нефрологии.
Лидии Владимировне принадлежат приоритетные работы по оценке местных (внутрипочечных) иммуновоспалительных, гемокоагуляционных, фибринолитических механизмов прогрессирования гломерулонефрита, в том числе при системных заболеваниях; на базе этих исследований предложены новые методы диагностики, мониторирования течения и лечения гломерулонефрита.
Л.В. Лысенко внесла весомый вклад в разработку проблемы амилоидоза, изучение проблемы поражений почек, ассоциированных с инфекцией вирусами гепатитов В и С, нарушениями обмена мочевой кислоты.
Является автором более 160 научных публикаций, 2 изданий учебника по клиническим лабораторным методам исследования, один из авторов двухтомного учебника «Внутренние болезни», соавтор нескольких монографий.
Основное направление научной деятельности: хронический гломерулонефрит, поражение почек при системной красной волчанке, васкулитах, криоглобулинемии, лимфопролиферативных заболеваниях, первичный и вторичный амилоидоз, клеточно-молекулярные и коагуляционные механизмы прогрессирования нефропатий, паранеопластический синдром, иммуносупрессивная терапия нефропатий, диагностика и лечение анемии при хронических заболеваниях почек, нефропротекция.