Lukebakio iniciou o seu trajeto na academia do Anderlecht e, aos 18 anos, estreou-se pela equipa principal do emblema de Bruxelas. Na sequência de empréstimos aos franceses do Toulouse e aos belgas do Charleroi, o avançado transferiu-se para o Watford.
No verão de 2018, Lukebakio foi cedido pelos londrinos ao Fortuna Düsseldorf. A aventura alemã revelou-se frutuosa e valeu-lhe a transferência a título definitivo para o Hertha Berlim. Nas 3 épocas na capital germânica, com um empréstimo ao Wolfsburgo pelo meio, o avançado totalizou 96 jogos e 27 golos.
Apesar da descida do Hertha à Bundesliga 2, Lukebakio acertou a transferência para o Sevilha, de Espanha. Em duas temporadas, o avançado apontou 16 golos em 65 jogos e sagrou-se o melhor marcador do emblema hispalense em La Liga, na época 2024/25.
Filho de pai franco-congolês e de mãe belga, Lukebakio chegou a defender a seleção da República Democrática do Congo num jogo particular, mas optou por representar a Bélgica: estreou-se pela seleção principal em 2020 e fez parte do plantel que disputou o Europeu 2024.
