Sachverhalt: A. V._ meldete sich am 30. September 2006 unter Hinweis auf Rückenprobleme (Diskushernie) bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Die IV-Stelle Luzern verfügte am 23. Juli 2009 die Abweisung des Leistungsbegehrens. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Luzern mit Entscheid vom 18. März 2010 ab. Mit Urteil vom 7. Februar 2011 wies das Bundesgericht die von V._ gegen diesen Entscheid eingereichte Beschwerde ab (8C_370/2010). B. Am 28. März 2011 reichte V._ beim kantonalen Verwaltungsgericht, sozialversicherungsrechtliche Abteilung, ein Gesuch um Revision des Entscheids vom 18. März 2010 ein. Dieses wurde mit bei den Rückenoperationen vom 13. September und 17. November 2010 gewonnenen Erkenntnissen über die Ursache des Schmerzzustandes begründet. Die nunmehr nachgewiesene vollständige Zerstörung der beiden Zwischenwirbelräume L5/S1 sei gemäss Stellungnahme des Dr. med. B._ vom 23. März 2011 für die Leistungseinschränkung verantwortlich. Mit Entscheid vom 28. Juli 2011 trat das kantonale Gericht auf das Revisionsgesuch nicht ein. C. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten lässt V._ beantragen, der vorinstanzliche Entscheid sei aufzuheben, und es sei die Sache an das kantonale Gericht zurückzuweisen, damit dieses auf das Revisionsgesuch eintrete und dieses prüfe. Überdies wird um unentgeltliche Rechtspflege ersucht. Es wurden keine Vernehmlassungen eingeholt.