Był pierwszym w Polsce nowoczesnym historykiem sztuki. Z dyscypliną tą – której jednak nigdy nie studiował i był w tym sensie samoukiem – zetknął się wcześnie, w trakcie studiów paryskich, kiedy to latem 1849 zwiedził romańskie zabytki południowej Francji, zapoznając się jednocześnie z problematyką ich konserwatorskiego utrzymania. Później zainteresowania naukowe Łuszczkiewicza zorientowane były jednak niemal wyłącznie na sztukę polską, zwłaszcza architekturę – średniowieczną i renesansową – a przede wszystkim romańską. Łuszczkiewicz, jako pierwszy, wprowadził do nauki polskiej pojęcie romanizmu (w miejsce enigmatycznej "sztuki bizanckiej"), ponadto dorobkiem jego są naukowe monografie niemal wszystkich zabytków romańskich w Polsce. Publikacje tego odkrywcy romańskiej architektury polskiej zachowały do dziś pełną aktualność i nadal współtworzą kanon polskiej literatury naukowej z dziedziny historii sztuki. W pracach swych posługiwał się Łuszczkiewicz własnoręcznymi pomiarami i rysunkami architektonicznymi, wykorzystywał też i wnikliwie interpretował archiwalne źródła pisane, analizując przy tym formę zabytku na przestrzeni dziejów, z wykorzystaniem metody filologiczno-historycznej i komparatystyki.