Iniciou sua carreira profissional em 1997 quando, em seu primeiro jogo após a transferência do Planaltina para o Guará, enfrentou o Internacional pela Copa do Brasil e, mesmo seu time perdendo por 7 a 0, Lúcio agradou aos olheiros colorados; o clube gaúcho desembolsou 300 mil reais pelo seu passe. Atuou pelo Inter até 2000, quando, mesmo cobiçado pelo Barcelona negociou sua ida para o Bayer Leverkusen. Lá, teve grande atuação na Liga dos Campeões em sua primeira temporada, levando a equipe até a final e marcando o único gol dos alemães na derrota de 2 a 1 para o Real Madrid. Eleito o melhor jogador da Bundesliga de 2001–02, em 2004 acertou sua ida para o Bayern de Munique por 12 milhões de euros, onde viria a conquistar o tricampeonato alemão. Preterido pelo técnico Louis van Gaal, em 2009, Lúcio transferiu-se para a Internazionale, onde conquistou a Liga dos Campeões de 2009–10 e o Mundial de Clubes.