Призван на флот в 1902 году, зачислен в 36-й флотский экипаж. Учился в Кронштадтских минных классах, служил на учебном судне «Березань», а затем на броненосце «Князь Потёмкин-Таврический», минно-машинный квартирмейстер 2-й статьи.
Участник известного восстания на броненосце, во время восстания входил в состав судовой комисии. После высадки потёмкинцев в Констанце жил в эмиграции в Румынии. Жил в городах Бузэу, Бухаресте, Кымпине, Плоешти. Работал котельщиком, машинистом паровой молотилки, рабочим нефтеперегонного завода «Звезда Румынии». Принимал участие в работе «Объединённого матросского комитета в Бухаресте». Как член севастопольской организации РСДРП подписал «Открытое письмо к русскому пролетариату» группы матросов «Потёмкина», опубликованное в «Искре» 15 июля 1905 года. В городе Кымпыне жил в социалистической матросской коммуне. Поддерживал контакты с З. К. Арборе-Ралли и К. Доброджану-Геря.
В 1907 году по паспорту на имя Дорфмана уехал в Канаду, где жил в коммуне матросов и русских эмигрантов под Монреалем. После распада коммуны работал слесарем на заводе в Монреале. В 1910 году — механик на леспопильных заводах в Британской Колумбии, в 1913 году — механик железнодорожных мастерских в городе Огдене штата Юта.
В 1914—1917 годах жил в Нью-Йорке, работал на артиллерийском предприятии. Член Американской социалистической партии, секретарь её Русского социал-демократического отдела. Переписка Лычева с родственниками в Самарской губернии перлюстрировалась местным охранным отделением.
В ноябре 1917 года через Осло и Стокгольм вернулся в Россию.
В 1918—1923 годах председатель ревкомов Самарского и Пугачёвского уездов, заместитель председателя Самарского губисполкома, председатель губсоюза потребительских обществ. В 1923—1925 годах секретарь Самарского губкома партии.
С 1929 года — Генеральный консул СССР в Великобритании. В 1932—1935 годах председатель ЦКК и народный комиссар РКИ Белоруссии.
С 1935 года — управляющий делами ЦК ВКП(б). С 1938 года на хозяйственной работе. С 1948 года — персональный пенсионер.
Делегат XI, XIII, XV, XVI, XVII съездов партии; на XV съезде избирался членом ЦКК, на XVII-м — членом КПК ВКП(б). Член ВЦИК и ЦИК СССР.