Black hizo su debut cinematográfico en la película de Kevin Costner The War. Posteriormente fue elegido como Caleb Temple en la serie de televisión de CBS American Gothic, que se emitió de 1995 a 1996, y en las películas Sling Blade, Ghosts of Mississippi y The X-Files. Más tarde, Black interpretó a Conner Strong en la película de televisión Flash (1997), que se emitió en The Wonderful World of Disney; en la película, su personaje visita un caballo todos los días con la esperanza de comprarlo.
Black interpretó un papel secundario como Oakley en el drama histórico Cold Mountain (2003)., En 2004, interpretó a Vernon, un prodigio autista del piano, en el drama musical independiente Killer Diller (2004), y como Mike Winchell en el drama de fútbol Friday Night Lights (2004), dirigido por Peter Berg.
Black interpretó a Nat Banyon en la película de suspenso indie Deepwater (2005), dirigida por David S. Marfield; como Chris Kruger en la película dramática Jarhead (2005), dirigida por Sam Mendes; y como Sean Boswell en la tercera película de The Fast And The Furious, The Fast and the Furious: Tokyo Drift (2006), dirigida por Justin Lin., Describió el Tokyo Drift como aquel en el que «se divertía más».
Black interpretó a Buddy en el drama independiente Get Low (2009), dirigido por Aaron Schneider; como Jeep Hanson en el thriller de fantasía con temática Bíblica Legion (2010); y como Luke Chisholm, un talentoso joven golfista que está haciendo el pro tour, en la película de golf independiente Seven Days in Utopia (2010).
interpretó al campocorto de los Dodgers de Brooklyn Pee Wee Reese en la película dramática 42 (2013)., Black, habiendo hecho películas deportivas anteriores y practicado deportes al principio de su vida, encontró la experiencia de rodaje «mucho más agradable porque puedes recordar los días en que solía jugar, y luego tienes la experiencia de estar en un equipo de nuevo con los actores y tener esa camaradería con los jugadores».
en 2014, Lucas fue elegido en NCIS: New Orleans como el Agente Especial de NCIS LaSalle, un agente sin sentido con un lema de «trabajar duro, jugar duro».
en 2015, Black volvió a interpretar a Sean Boswell en un cameo en Furious 7., Sean no apareció en la octava entrega, el destino de los furiosos, y en julio de 2016, Negro explicó en el Chris Mannix mostrar que él no podía regresar debido a su horario con NCIS: Nueva Orleans.
en noviembre de 2019, Lucas Black dejó la serie NCIS: New Orleans para dedicar más tiempo a su familia. Newsweek, sin embargo, especuló que Black dejó el papel para centrarse en un posible regreso a la franquicia Fast & Furious con Fast & Furious 9., Dijo que firmó un contrato con Universal Pictures para aparecer en las próximas películas de la franquicia.
Black está configurado para volver a la franquicia Fast & Furious con F9 en 2021.