Lelio ganhou projeção mundial ao dirigir " Uma Mulher Fantástica ", de 2017, drama protagonizado por Daniela Vega sobre uma mulher trans que enfrenta o preconceito após a morte do companheiro. O filme conquistou o Oscar de melhor filme em língua estrangeira em 2018, tornando-se a primeira produção chilena a receber a estatueta.
Antes da consagração em Hollywood , o cineasta já havia chamado a atenção da crítica com "Gloria", filme de 2013 protagonizado por Paulina García. A atriz recebeu o Urso de Prata de melhor atriz no Festival de Berlim por sua interpretação de uma mulher de meia-idade em busca de novos caminhos afetivos.