Licencié à l'Inter Atlas de la Martinique, puis au Racing Club de France, Lucien Sainte-Rose est sélectionné en équipe de France lors des Jeux olympiques de 1972. Âgé de dix-huit ans seulement, il participe à l'épreuve du 100 mètres et est éliminé au stade des demi-finales après avoir amélioré son record personnel lors du tour précédent (10 s 76). Champion de France du 200 mètres en 1973, il remporte l'année suivante la médaille d'or du relais 4 × 100 mètres lors des Championnats d'Europe de Rome aux côtés de Joseph Arame, Bruno Cherrier et Dominique Chauvelot. L'équipe de France établit la meilleure performance européenne de l'année en 38 s 69 et devance finalement l'Italie et la République démocratique allemande.