Black gab sein Filmdebüt in Kevin Costners Film The War. Anschließend wurde er als Caleb Temple in der Fernsehserie American Gothic von CBS, die von 1995 bis 1996 lief, und in den Filmen Sling Blade, Ghosts of Mississippi und The X-Files besetzt. Später spielte Black als Conner Strong in dem Fernsehfilm Flash (1997), der in der wunderbaren Welt von Disney ausgestrahlt wurde; In dem Film besucht sein Charakter jeden Tag ein Pferd in der Hoffnung, es zu kaufen.
Schwarz spielte eine Nebenrolle als Oakley in dem historischen drama Cold Mountain (2003)., 2004 spielte er als Vernon, ein autistisches Wunderkind am Klavier, in dem Indie-Musikdrama Killer Diller (2004) und als Mike Winchell in dem Fußballdrama Friday Night Lights (2004) unter der Regie von Peter Berg.
Black spielte als Nat Banyon im Indie-Thriller Deepwater (2005) unter der Regie von David S. Marfield; als Chris Kruger im Golfkriegsdrama Jarhead (2005) unter der Regie von Sam Mendes; und als Sean Boswell im dritten The Fast and the Furious Film, The Fast and the Furious: Tokyo Drift (2006), unter der Regie von Justin Lin., Er beschrieb den Tokyo Drift als den, in dem er „am meisten Spaß hatte“.
Black spielte als Buddy in dem Indie-Drama Get Low (2009) unter der Regie von Aaron Schneider; als Jeep Hanson in dem Fantasy-Thriller Legion mit Bibelthema (2010); und als Luke Chisholm, ein talentierter junger Golfer, der die Pro Tour im Indie-Golffilm Seven Days in Utopia (2010) machte.
Er porträtiert den Brooklyn Dodgers shortstop Pee Wee Reese in der drama-film, 42 (2013)., Black, der frühere Sportfilme gedreht und früh in seinem Leben Sport gemacht hatte, fand das Filmerlebnis „viel angenehmer, weil man sich an die Tage erinnert, an denen ich gespielt habe, und dann die Erfahrung macht, wieder mit den Schauspielern im Team zu sein und diese Kameradschaft mit den Spielern zu haben“.
2014 wurde Lucas in NCIS: New Orleans als NCIS Special Agent LaSalle besetzt, ein No-Nonsense-Agent mit dem Motto „work hard, play hard“.
2015 kehrte Black zurück, um Sean Boswell in einem Cameo-Auftritt in Furious 7 zu spielen., Sean erschien nicht in der achten Folge, The Fate of the Furious, und im Juli 2016 erklärte Black in der Chris Mannix-Show, dass er aufgrund seines Zeitplans mit NCIS: New Orleans nicht zurückkehren könne.
Im November 2019 verließ Lucas Black die Serie NCIS: New Orleans, um seiner Familie mehr Zeit zu widmen. Newsweek spekulierte jedoch, dass Black die Rolle verließ, um sich auf eine mögliche Rückkehr zum Fast & Furious-Franchise mit Fast & Furious 9 zu konzentrieren., Er sagte, dass er einen Vertrag mit Universal Pictures unterzeichnet habe, um in den kommenden Filmen des Franchise zu erscheinen.
Schwarz ist so eingestellt, dass es 2021 mit F9 zum schnellen & Furious franchise zurückkehrt.