لوکاکو اولین بازی ملی‌اش را در سال ۲۰۱۰ انجام داد. از آن موقع تاکنون او در ۹۸ بازی ملی به میدان رفته‌است و با ۶۴ گل زده، بهترین گلزن تاریخ این کشور محسوب می‌شود. او با بلژیک در جام جهانی فوتبال ۲۰۱۴، جام ملت‌های اروپا ۲۰۱۶