Ayant débuté sa carrière de comédien en 1989, Laurent Lucas suit l'Ecole Charles Dullin à Paris et devient un élève remarqué du Théâtre National de Strasbourg en 1993.
Il joue en 1989 dans la production télévisée Les Sirènes de Minuit mais surtout dès lors il se produit dans de nombreuses pièces de théâtre.
Il commence à tourner au cinéma en 1996 dans le film J'ai horreur de l'amour avec Jeanne Balibar, se fait remarquer dans le film de Leos Carax Pola X en 1997 et décroche une nomination pour le César du meilleur espoir masculin pour Haut les coeurs !.
C'est avec le rôle de Michel dans Harry, un ami qui vous veut du bien qu'il est vraiment révélé au grand public.
En 2003, son nom est associé à trois films sélectionnés au Festival de Cannes : Va, petite ! de Alain Guesnier, Tiresia de Bertrand Bonello et Qui a tué Bambi ? de Gilles Marchand.
Sa prestation a été saluée dans
Lemming de Dominik Moll et il a montré une facette jusque là méconnue de sa personnalité d'acteur dans le film Sur la trace d'Igor Rizzi de Noël Mitrani.
En 2008, pour la deuxième année consécutive, il est le parrain de müvmédia.tv (ex-Rallye Müvmedia), un concours international de courts-métrages documentaires.
Dans The Kate Logan Affair, il joue en anglais au côté de l'actrice américaine Alexis Bledel.