A los cuatro años, Lonnie Chavis mostró interés en actuar, por lo que su madre comenzó a presentarlo como modelo para comerciales desde los seis y fue entonces cuando un agente teatral lo descubrió. Cuando tenía nueve años, Lonnie consiguió su primer papel recurrente en la exitosa serie dramática de NBC, This Is Us, protagonizada por Mandy Moore, Milo Ventimiglia y Sterling K Brown. Lonnie interpreta a niño Randall, la versión más joven de Sterling K. Brown desde También apareció en Guide to Black History (2019) de Kevin Hart y en el cortometraje ganador del Oscar Skin (2018) de Guy Nattiv. Chavis hizo su debut cinematográfico en Magic Camp (2020) de Disney, protagonizada por Adam DeVine. En 2019, Chavis fue elegido para protagonizar el debut como director de largometraje de David Oyelowo, El hombre del agua (2020), en la que interpreta a un chico que busca a un ser mitológico para curar a su madre enferma.