Le Brésilien marque son premier but de la saison lors de la deuxième journée de la Premier League contre Manchester City, égalisant après seulement 19 secondes passées sur le terrain (match nul 2-2). En Ligue des champions, il inscrit un but de plus de 30 mètres contre l'Olympiakos lors de la première journée de la phase de groupes. En novembre 2019, alors que Tottenham Hotspur enchaîne les résultats décevants, Mauricio Pochettino est remercié et c'est José Mourinho qui le remplace. Dès son arrivée, l'entraîneur portugais décide de faire confiance à Lucas, qui est titularisé dès le premier match de Mourinho avec les "Spurs" face à West Ham et ce dernier inscrit le deuxième but de son équipe (victoire 2-3). Lucas confirme en étant passeur décisif pour Harry Kane en Ligue des champions contre l'Olympiakos (victoire 4-2) et est buteur en Premier League contre Burnley (5-0) et contre Wolverhampton Wanderers où il inscrit un but après un slalom dans la défense des "Loups" (victoire 1-2).