Debutó con el Club Atlético de Madrid "B" en Segunda División B el 26 de abril de 2014 en la derrota ante la Real Sociedad "B" por cero a uno.[5] Jugó tres partidos más durante esa temporada en la que su equipo evitó el descenso en el partido de promoción. Esa misma temporada ya debutó con el primer equipo y en junio renovó su contrato con el club hasta 2018.[6]
Atlético de Madrid
El 5 de noviembre de 2014 fue convocado por el entrenador Diego Simeone para un partido contra el Villarreal C. F. de Liga[7] pero no llegó a ser utilizado en el partido que terminó empate a uno.[8]
Lucas debutó con el Atlético de Madrid el 3 de diciembre de 2014, en el que jugó los 90 minutos en la victoria cero a tres sobre el CE L'Hospitalet correspondiente a la ida de los deiciseisavos de final de la Copa del Rey. Nueve días después también lo hizo en Primera División en la victoria por uno a cuatro ante el Athletic Club. Lucas saltó al campo en el minuto 88 después de la lesión de Siqueira.
En el verano de 2015, en la pretemporada 2015-16 amplió su contrato hasta 2019,[9] y se incorporó definitivamente al primer equipo. Su primera aparición en la Liga de Campeones de la UEFA fue el 15 de marzo de 2016, sustituyendo al lesionado Diego Godín en el tiempo extra de los octavos de final contra el PSV Eindhoven (0-0 después de 120 minutos, 8-7 a favor de los colchoneros en los penaltis). En su primera temporada, se proclamó subcampeón de la Champions League, tras perder la final en la tanda de penaltis ante el Real Madrid. En mayo de 2017, firmó un nuevo contrato con el club madrileño que lo vincula a este hasta 2022.[10]
Bayern de Múnich y París
El 27 de marzo de 2019 el Bayern de Múnich hizo oficial que pagaba su cláusula de rescisión de 80 millones de euros, por lo que Lucas formaría parte de la plantilla del equipo alemán a partir de la temporada 2019-20.[11] En cuatro años disputó 107 encuentros en los que anotó dos goles, además de conquistar varios títulos como la Liga de Campeones de la UEFA o la 1. Bundesliga, este último en cuatro ocasiones.[12]
El 9 de julio de 2023 se hizo oficial su marcha al Paris Saint-Germain F. C. con un contrato por cinco temporadas.[13] Según la prensa se unió al club parisino en un traspaso por 50 millones de euros.[14]
Selección nacional
Categorías inferiores
Lucas hizo su primera aparición internacional con Francia el 6 de marzo de 2012 jugando los 90 minutos con la selección sub-16 en el empate a uno en un amistoso contra Italia en Coverciano. En 2014 también debutó con el equipo sub-18 y con el sub-19.
Selección absoluta
El 14 de marzo de 2018 el seleccionador galo Didier Deschamps anunció la convocatoria del central del Atlético de Madrid para dos partidos amistosos ante Colombia y Rusia. Ha aceptado jugar con Francia, su país de origen. Debuta por primera vez con la selección francesa a los 70 minutos del segundo tiempo sustituyendo a Lucas Digne en el partido amistoso contra Colombia que terminó con el resultado a favor de Colombia por 2-3.[15] y contra la selección rusa en donde jugó los 90 minutos en los que ganó el conjunto galo por 3 a 1 en condición de visitante.
El 17 de mayo de 2018 el seleccionador Didier Deschamps lo incluyó en la lista de 23 para el Mundial[16] y el 15 de julio se proclamó campeón del mundo al derrotar en la final por 4-2 a Croacia.[17] Cuatro años después acudió a una nueva cita mundalista. En esta edición sufrió una rotura de ligamento en el primer partido ante Australia que le hizo perderse todo lo que quedaba de torneo.[18]
La Fiscalía pidió un año de prisión para Lucas Hernández por quebrantar la condena que se le impuso el 27 de febrero de 2017 el Juzgado de lo Penal 35 de Madrid, que le castigó a cumplir 31 días de trabajos en beneficios de la comunidad y a seis meses de alejamiento a más de 500 metros de su pareja, Amelia de la Ossa Lorente, por el enfrentamiento que ambos protagonizaron en plena calle durante la madrugada del 2 de febrero del mismo año.[20] El 13 de octubre de 2021 un tribunal español lo condenó a seis meses de prisión por violar una orden de restricción derivada de su arresto en 2017.[21]