En prest, som er gresk statsborger, skal ha vært i ferd med å låse kirken da en person skjøt ham med avsagd hagle.
Skudde ble avfyrt rundt kl 16 lørdag ettermiddag.
Ifølge franske medier er presten i 50-årene og trebarnsfar. Han er fraktet til et lokalt sykehus med livstruende skader etter å ha blitt truffet i magen, sier en tjenestemann til AFP.
Fransk påtalemyndighet bekrefter at én person er pågrepet, ifølge AFP.
Gjerningsmannen skal ha vært alene, og sikkerhetsstyrker rykket ut ettter hendelsen for å finne gjerningspersonen.
Sikkerhetsstyrker rykket ut og leter etter gjerningspersonen. Det franske innenriksdepartementet sier ifølge AFP at det pågår en «alvorlig situasjon» i byen.
Motiv ikke kjent
Politiet har stengt av nabolaget og ber folk på Twitter om å holde seg borte fra området.
Borgermesteren i Lyon sier myndighetene ikke vet hvorfor en presten ble skutt og alvorlig skadet.
Innenriksdepartementet har satt opp et beredskapsteam for å følge saken mens angriperen fortsatt er på frifot. Men franske antiterrormyndigheter etterforsker ikke skytingen, ifølge AFP.
Årsaken til angrepet er uklart. Det kommer to dager etter et knivangrep i en katolsk kirke i Nice som etterforskes som terror. Der ble tre mennesker ble drept. Angrepet i Nice skjedde i Notre-Dame-kirken i sentrum av byen sør i Frankrike.
