Après des études de mathématiques supérieures et de médecine, Luc Riolon débute la réalisation dans le cadre de sa faculté de médecine, puis rencontre les chorégraphes des années 1980 (Maguy Marin, Mark Tompkins, Josef Nadj, Daniel Larrieu, Odile Duboc, Josette Baiz, Angelin Preljocaj, etc…) avec qui il tourne de nombreuses recréations captations et documentaires.
Il collabore pendant 10 ans avec Ève Ruggiéri pour son émission Musiques au cœur sur France 2. Il tourne avec elle de nombreux documentaires et captations sur la musique classique, l’opéra et la danse.
À partir de 1999 il réalise des documentaires de vulgarisation scientifique à travers le monde, en suivant les travaux de chercheurs de terrain attachés à la résolution d’une énigme particulière.
Ces deux domaines artistiques et scientifiques qui peuvent sembler éloignés l’un de l’autre sont pourtant, au regard de Luc Riolon, animés de la même démarche. Le désir de comprendre le monde, que ce soit par l’art ou par la recherche scientifique, et restituer cette découverte au plus grand nombre. Les scientifiques sont aussi de véritables artistes, en permanente création à la découverte de territoires inconnus et souvent vierges.
Parmi ses documentaires scientifiques, on peut citer Tchernobyl, une histoire naturelle ?, L’Énigme du caïman noir, Voyage en eau trouble ou Delta du Nil : La fin du miracle. Ces documentaires ont reçu de nombreux prix dans des festivals internationaux.
Il crée en 2009 avec Charles Picq la série SCENES D’ECRAN (2009-2013), produite par Farid Rezkallah – 24 IMAGES : 50 captations et documentaires sur la danse contemporaine internationale. Entre 2014 et fin 2016, il a coécrit et dirigé la collection de 15 documentaires pour Arte « Aventures en terre animale » (diffusée en septembre 2016) et coréalisé avec Rachel Seddoh un 52 mn sur l’art contemporain pour Arte. Pour La Mode en Image, il réalise les captations de défilés de mode depuis 2009 (plus de 120 défilés). En production actuellement, la suite de la série “Evolution en marche”, 4ème film, sur les comportements atypiques des animaux à un moment clé de leur évolution.