Ο Θεόδωρος Λιόλιος κατάγεται από το Βελεστίνο. Σπούδασε φυσική και αναγορεύτηκε Διδάκτωρ Πυρηνικής Φυσικής στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Στη συνέχεια υπήρξε υπότροφος ερευνητής του Ιδρύματος Κρατικών Υποτροφιών (ΑΠΘ) και του Ευρωπαϊκού Κέντρου Πυρηνικών Μελετών (ECT, Ιταλία) στον τομέα της πυρηνικής αστροφυσικής. Παράλληλα υπήρξε επιστημονικός συνεργάτης του τμήματος Πυρηνικής Ιατρικής του ΑΧΕΠΑ στον τομέα των πυρηνικών ακτινοβολιών. Είναι μέλος της Ελληνικής Εταιρείας Πυρηνικής Φυσικής και της Ελληνικής Εταιρείας Πυρηνικής Ιατρικής.

Παράλληλα με τις μεταπτυχιακές του σπουδές μελέτησε τη φυσικής και τις επιπτώσεις των όπλων υψηλής ενέργειας. Μετά από ομόφωνη εισήγηση του σπουδαστικού συμβουλίου της Ανώτατης Σχολής Πολέμου (ΑΣΠ) το Γενικό Επιτελείο Στρατού του ανέθεσε το 1998 τα μαθήματα της Έδρας Ειδικών Όπλων όπου και δίδαξε έως το 2000 στους ανώτερους αξιωματικούς του Ελληνικού Στρατού τα μαθήματα των πυρηνικών όπλων, των βαλλιστικών πυραύλων και των όπλων LASER εκπονώντας παράλληλα έρευνα στον τομέα των επιπτώσεων, της άμυνας και του ελέγχου αυτών των όπλων.

Κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας του στην ΑΣΠ επέβλεψε τις διατριβές των Ελλήνων αξιωματικών στα ειδικά όπλα και συνέγραψε σημειώσεις για τη διδασκαλία των αντίστοιχων μαθημάτων ενώ βραβεύτηκε από τον Διοικητή της ΑΣΠ (σημερινό αρχηγό ΓΕΕΦ Κύπρου) Αντγο. Ε. Φλωράκη για την διδασκαλία και τις μελέτες του στην Έδρα Ειδικών Όπλων. Οι μελέτες του σχετικά με τις επιπτώσεις των όπλων εκφυλισμένου ουρανίου μεταφράστηκαν σε πολλές γλώσσες ενώ ενημέρωσε έγκαιρα την ελληνική κοινή γνώμη για το σχετικό κίνδυνο κατά τη διάρκεια του πολέμου στο Κόσοβο.

Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή πρόσφατα τον ανακήρυξε Marie Curie Fellow και έθεσε την έρευνά του στις αστρικές θερμοπυρηνικές εκρήξεις υπό την αιγίδα της για τα αμέσως επόμενα χρόνια.

Σήμερα διδάσκει και εκπονεί έρευνα στο τμήμα φυσικής και αστρονομίας του Πανεπιστημίου Aarhus της Δανίας στην ομάδα του διάσημου καθηγητή πυρηνικής αστροφυσικής Karheinz Langanke.

Πρόσφατα εκλέχθηκε ομόφωνα καθηγητής φυσικής στην Ακαδημία Αξιωματικών Εμπορικού Ναυτικού.