Vào kỳ World Cup 2002, trong trận gặp Anh, Lúcio đã phạm một sai lầm để cho Michael Owen ghi bàn mở tỉ số. Huấn luyện viên Scolari đã bảo vệ anh trước những sự chỉ trích, và từ đó tới cuối giải anh không mắc một sai lầm nào nữa. Trong trận chung kết gặp tuyển Đức, Lúcio gặp vấn đề trong một pha sút phạt trực tiếp, nhưng vẫn ở lại chơi cho đủ tổng cộng 630 phút tại giải này. Anh là một trong ba cầu thủ hoạt động tốt ở hàng thủ, cùng với thủ môn Marcos và hậu vệ cánh phải Cafu.