Лауреат Нобелевской премии 1995 года «за развитие и изменение гипотезы рациональных ожиданий, изменение основ микроэкономического анализа и точки зрения на экономический анализ».
Президент Эконометрического общества (1997); президент Американской экономической ассоциации (2002).
Учился в Чикагском (здесь же получил степень доктора) и Калифорнийском университетах. Работал в университете Карнеги — Меллона и в Чикагском университете.
Лукас изучал экономику для своей докторской диссертации на "почти-марксистских" основах. Он полагал, что экономика являлась действительным двигателем истории, и намеревался после углубления в экономику перейти обратно на кафедру истории.
Бывшая жена Лукаса, Рита Лукас, после их развода в 1988 году, получила установленное в их соглашении о разводе право на получение половины Нобелевской премии, если Лукас её получит в следующие семь лет. Когда он был награждён Нобелевской премией в 1995 году, ей была передана половина призовой суммы.
Супруга Лукаса, Н. Стокей, является известным экономистом, профессором Чикагского университета.
Лукас признаётся одним из самых влиятельных экономистов начиная с 1970-х, известен тем, что поставил под сомнение основы макроэкономической теории, в которой до этого наиболее влиятельным было Кейнсианство, утверждая, что макроэкономическую модель должна быть основана на обобщённой интерпретации микроэкономических моделей. Он разработал "Критику Лукаса" определения экономической политики, заключающуюся в том, что сохраняющиеся в экономике взаимоотношения, такие как наблюдаемое соотношение между инфляцией и безработицей, могут меняться в ответ на изменения экономической политики. Это привело к развитию неоклассической экономической теории и нового кейнсианства, а также к движению в сторону микроэкономических оснований для макроэкономической теории.
Лукас хорошо известен благодаря изучению последствий допущения рациональности ожиданий и признаётся автором концепции рациональных ожиданий, а также главой "новой школы". Также в его работах получила развитие теория несовершенной информации, им была разработана модель несовершенной информации, известная также как модель островов Лукаса (англ. Lucas-Islands model), одним из наиболее значительных следствий из которой является функция совокупного предложения Лукаса. В основе разработанной Лукасом теории предложения лежало предположение о том, что бессистемная монетарная политика может вводить людей в заблуждение. Кроме того, хорошо известны модель Лукаса-Удзавы (разработанная совместно с Удзавой) накопления человеческого капитала и "Парадокс Лукаса", заключающийся в рассмотрении вопроса о том, почему больше капитала не перетекает из развитых стран в развивающиеся.
Роберт Эмерсон Лукас наряду с Полом Ромером является основоположником новой теории экономического роста, известной как модель «Лукаса-Ромера». Согласно этой модели основным фактором экономического роста является рост капиталовложений в НИОКР и инвестиции в человеческий капитал. Один из выводов моделей Ромера и Лукаса состоит в том, что экономика, располагающая ресурсами человеческого капитала и развитой наукой, имеет в долгосрочной перспективе лучшие шансы роста, чем экономика, лишённая этих преимуществ.