Den 22-årige ex-West Ham ungen gjorde bara sex framträdanden för Tykes efter att ha gått med förra sommaren.
Han spelade tidigare för Hatters på lån från West Ham, gjorde tre mål i 11 matcher under ett lån 2014-15.
Son till före detta Newcastle Midfielder Rob Lee ansluter sig till sin bror Olly, som redan är på Kenilworth Road.
"Jag ser fram emot att leka med Olly. Han var en stor faktor i att jag kom hit. Efter att ha varit här och känt alla pojkar, Jag ser verkligen fram emot det, "sade han.
"Olly och jag pratade om det och vi insåg att det skulle vara en stor upplevelse att spela tillsammans och något vi skulle njuta av. Det är något speciellt för familjen."
Lee flyttar till Cameron McGeehan som lämnade Bedfordshire för att gå med i Barnsley förra månaden.
Hitta alla de senaste fotbollsöverföringarna på vår dedikerade sida.
Luton Town har gjort framåt Elliot Lee deras sjunde tillägg av sommaren efter att ha undertecknat honom på en två-års deal efter hans frigivning av Barnsley.