בינואר 2001 עבר לוסיו לשחק באירופה, כשחתם בקבוצה הגרמנית באייר לברקוזן מהבונדסליגה, במדיה ערך 96 הופעות וכבש 43 שערים. עד לתום עונת 2000/01 לוסיו הבקיע חמישה שערי ליגה ב-15 הופעות, וסיים עם באייר לברקוזן במקום הרביעי בליגה, שהקנה לקבוצה מקום במוקדמות ליגת האלופות. בעונת 2001/02 רשם לוסיו עונה מרשימה עם באייר לברקוזן תחת המאמן קלאוס טופמולר, בה הקבוצה הייתה קרובה מאוד לזכייה בשלושה תארים ונשארה לבסוף בידיים ריקות. לוסיו שיתף פעולה בעונה זו בהגנה עם ינס נובוטני, דייגו פלסנטה, בוריס ז'יבקוביץ' וקארסטן ראמלו. בבונדסליגה סיימו באייר לברקוזן ולוסיו במקום השני אחרי בורוסיה דורטמונד, על אף שהובילו את הטבלה בפער של חמש נקודות שלושה מחזורים לפני סיום העונה. בגמר הגביע הגרמני הפסידו לוסיו ובאייר לברקוזן 4-2 לשאלקה 04. לוסיו ובאייר לברקוזן אף רשמו עונה מרשימה בליגת האלופות, והגיעו עד לגמר ליגת האלופות 2002, בו הפסידה לברקוזן 2-1 לריאל מדריד, כשלוסיו מבקיע את השער לבאייר לברקוזן. בעונת 2002/03 לוסיו רשם עונה רעה עם באייר לברקוזן, בה הודחה הקבוצה בשלב הבתים השני של ליגת האלופות, אותו סיימה עם אפס נקודות, וניצלה מירידה לבונדסליגה השנייה רק במחזורי הסיום של העונה. עונת 2003/04 הייתה האחרונה של לוסיו בבאייר לברקוזן. בעונה זו חזרה הקבוצה להציג יכולת טובה, וסיימה עם לוסיו במקום השלישי בבונדסליגה.