L'hôtel Carlton Lyon dispose de de 80 chambres qui se répartissent en chambre standard, classique, supérieure et Junior Suite.
Pour les chambres standards, il y a les Chambres Cosy avec 1 grand lit double. Ces chambres d'environ 18 m² sont équipées d'une télévision écran plat de 42 pouces, d'un mini bar, d'un coffre-fort, d'un plateau de courtoisie, d'une salle de bains avec douche ou baignoire, de peignoir, de chaussons et d'un sèche-cheveux.
Les Chambres Cosy avec deux lits simples. Ces chambres d'environ 23 m² sont équipées d'une télévision écran plat de 42 pouces, d'un mini bar, d'un coffre-fort, d'un plateau de courtoisie, d'une salle de bains avec douche ou baignoire, de peignoir, de chaussons et d'un sèche-cheveux.
Les chambres classiques, nommées " Chambre Cocoon ", font environ 15 m². Elles disposent d'un grand lit double et sont équipées d'une télévision écran plat de 42 pouces, d'un mini bar, d'un coffre-fort, d'un plateau de courtoisie, d'une salle de bains avec douche ou baignoire, de peignoir, de chaussons et d'un sèche-cheveux.
Les Chambre Carlton so,nt les chambres de catégorie supérieure. D'une surface d'environ 28 m², elles disposent d'un grand lit ou de lits jumeaux et sont équipées d'une machine expresso, d'une télévision écran plat de 42 pouces, d'un mini bar, d'un coffre-fort, d'un plateau de courtoisie, d'une salle de bains avec douche ou baignoire, de peignoir, de chaussons et d'un sèche-cheveux.
Les junior Suite, appelées Chambre Rotonde, offrent une surface de 40 m² et une vue sur la place de la République. Elles disposent d'un lit double et d'un canapé lit et sont équipées d'une machine expresso, d'une télévision écran plat de 42 pouces, d'un mini bar, d'un coffre-fort, d'un plateau de courtoisie, d'une salle de bains avec douche et baignoire, de peignoir, de chaussons et d'un sèche-cheveux.
L'hôtel dispose de 3 chambres pour les personnes à mobilité réduite.