Lors de la saison 2004-2005, il s'engagne avec Livourne ou évolue son frère, Cristiano Lucarelli. Le , il dispute face à l'AC Milan son premier match pour son nouveau club. Le , il inscrit au stade Armando-Picchi son premier but en Serie A lors de la victoire de son club sur le score de deux buts à un face à l'un de ses anciens club, Brescia. Il dispute au cours de cette saison vingt-huit matchs pour quatre buts et est aux premières loges pour assister au sacre de son frère, qui devient meilleur buteur du championnat.