Das antike etruskische Lucca, das das Tal des Serchio beherrschte, findet erstmals Erwähnung beim Historiker Livius als der Ort, wohin sich Sempronius 218 v. Chr. vor Hannibal zurückzog; es gibt Zweifel an der Korrektheit von Livius' Feststellung, denn obwohl es kontinuierlich Kriege mit den Ligurern gab, wird Lucca erst 180 v. Chr. erneut genannt. Damals wurde Lucca gleichzeitig mit Pisa (ebenfalls 180) und Luna (177) als römische Kolonie gegründet, um die Herrschaft der bis dahin in diesem Raum ansässigen Apuaner endgültig brechen zu können und das Land für Rom in Besitz zu nehmen.Durch die Lex Julia von 90 v. Chr. muss es ein municipium geworden sein, und hier hielt Julius Caesar 56 v. Chr. seine berühmte Besprechung mit Pompeius und Crassus.

In der augusteischen Unterteilung Italiens wurde Lucca der siebten Region (Etruria) zugeordnet. Aus der Periode des Kaiserreichs ist wenig bekannt, außer dass es eine Kreuzung von Straßen nach Florentia (siehe Via Clodia), Luna und Pisae war. Obwohl es von Odoaker geplündert und eines Teils seines Territoriums beraubt wurde, erscheint Lucca zur Zeit von Narses, der es 553 drei Monate lang belagerte, als wichtige Stadt und Festung. Unter den Langobarden war Lucca die Residenz eines Herzogs oder Markgrafen und hatte das Münzprivileg. Die Herzöge erweiterten ihre Macht allmählich auf die ganze Toskana, aber nach dem Tod der berühmten Matilda begann sich die Stadt als unabhängige Kommune zu konstituieren. 1160 erhielt sie vom bayrischen Herzog und toskanischen Markgrafen Welf VI. im Gegenzug für einen jährlichen Tribut die Herrschaft über ein Territorium um die Stadt. Der Reichtum und Einfluss der Stadt Lucca im 13. Jahrhundert basierte zu einem großen Teil auf ihrer Textilindustrie. Berühmt war Lucca unter anderem für seine Seide, deren Farbenpracht in Europa als unübertroffen galt. Die politischen Unruhen zu Beginn des 14. Jahrhunderts führte jedoch dazu, dass viele der Luccaer Färber und Seidenweber nach Venedig flohen. Die Stadt Venedig bot den Luccaer Flüchtlingen großzügig Asyl und finanzielle Hilfe an, allerdings unter der Bedingung, dass sie in Venedig ihr Gewerbe praktizierten. Die Luccaer Zunftgesetze sahen zwar den Tod für alle Bürger vor, die ihr Textilhandwerk außerhalb der Stadtmauern praktizierten. Angesichts ihrer finanziellen Lage nahmen ausreichend Luccaer Handwerker die venezianischen Bedingungen an.

Von den Truppen Ludwigs des Bayern besetzt, an den reichen Genuesen Gheradino Spinola verkauft, vom böhmischen König Johann besetzt, an die Rossi aus Parma verpfändet, von denen an Martino della Scala aus Verona abgetreten, an die Florentiner verkauft, an die Pisaner übergeben, nominell befreit von Kaiser Karl IV. und von seinem Vikar regiert, gelang es Lucca, seit 1369 zuerst als Demokratie, nach 1628 als patrizisch-aristokratische Oligarchie, seine Unabhängigkeit als Stadtrepublik neben Venedig und Genua zu behaupten. Bis zur Französischen Revolution schrieb es das Wort Libertas auf seine Fahnen. Die politischen Wirren des 13. und 14. Jahrhunderts wurden von Dante in seinem Werk thematisiert, so führt Leeck (2007) anhand der Fallbeispiele Alessio Interminelli, Bonturo Dati und Bonagiunta aus.

Durch die militärische Macht der siegreichen französischen Revolutionsarmeen, die die österreichische Oberherrschaft über Italien beendeten, wurde die Republik Lucca 1799/1800 gezwungen, eine moderne "Demokratie" nach französischem Muster und in völliger Abhängigkeit vom Frankreich Napoleon Bonapartes einzuführen (Lucchesische Republik). Im Juni 1805 dekretierte der unterdessen zum Kaiser der Franzosen und zum König von Italien proklamierte Napoléon Bonaparte die Abschaffung der Republik, die stattdessen zugunsten seiner Schwester Elisa Bonaparte und ihres Ehemanns Félix Baciocchi zum Herzogtum Lucca umgebildet wurde. Lucca wurde im Zuge des Sturzes Napoleons 1814 kurzfristig von neapolitanischen, dann von österreichischen Truppen besetzt. Auf dem Wiener Kongress, der 1814/15 über die Neuordnung Europas entschied, wurde der kleine, aber wohlhabende Staat Lucca zur Verschiebe- und Entschädigungsmasse für dynastische und machtpolitische Interessen.Nach längerem Widerstand des Hauses Bourbon-Parma, das darin (vergeblich) vom eng verwandten spanischen König Ferdinand VII. unterstützt wurde, trat Ferdinands Schwester Maria Luisa, Königin von Etrurien, im November 1817 die Herrschaft als Herzogin von Lucca an. Mit ihrem Tode 1824 folgte ihr Sohn Karl Ludwig, der ehemalige Kind-König von Etrurien. Dieser verzichtete aufgrund der sich verschärfenden innenpolitischen Lage im Vorfeld der Revolution von 1848/49 jedoch im Oktober 1847 schon vor dem Tode der parmesisch-habsburgischen Herrscherin Marie Louise zugunsten des Großherzogs der Toskana auf die Regierung in Lucca. Das Herzogtum bildete seither einen Teil der Toskana, mit der es im Laufe des Risorgimento 1859/61 zunächst an Sardinien, dann an den neuen Einheitsstaat Italien angeschlossen wurde.