Lucarelli debutó en 1992, a los 17 años, con el Cuoiopelli de Santa Croce en la Serie D. La temporada siguiente fue traspasado al Perugia, en la Serie C1, que esa temporada ascendió a la Serie B. Allí permaneció dos años, para emprender después una aventura que le salió a equipo por temporada. Pasó por Peugia, Cosenza, Pádova y Atalanta antes de llegar en 1998 a un emergente Valencia, entrenado por su compatriota Claudio Ranieri.

Cercano al metro noventa, era un ariete corpulento cuya mayor habilidad era la fuerza física. Ranieri le dio minutos al principio de la temporada (jugó 14 partidos oficiales hasta diciembre de 1998), pero se olvidó de él en la segunda parte de la temporada. Su desaparición de las alineaciones fue completa, principalmente por la ascendente trayectoria de Claudio López y Adrian Ilie. La presencia, además, de Goran Vlaovic como tercer delantero, le cerró completamente las puertas. Pasó los últimos meses de la temporada luchando por entrar en las convocatorias, pero finalmente fue traspasado al Lecce, donde se infló a meter goles.

Allí se quedó hasta 2001, totalizando 59 partidos y 27 goles. Luego fue contratado por el Torino, donde disputó 56 partidos y marcó 10 goles. En 2003 comenzó a jugar con el equipo de su ciudad natal: el Livorno, disputando 43 partidos en la Serie B con 29 goles, y logrando el ascenso a la Serie A, tras 55 años de ausencia. En 2004 el Torino ofreció 4 mil millones de liras al Livorno y mil millones al delantero, pero Lucarelli decidió permanecer en el club de su corazón. Con sus 24 tantos en 33 partidos, se consagró capocannoniere de la temporada 2004/05, marcando 19 en la siguiente. Esa temporada, el Livorno participó por primera vez en su historia en competición europea. Dejó el Livorno tras cuatro temporadas, con un total de 158 partidos y 101 goles.

El 13 de julio de 2007 fue contratado por el Shakhtar Donetsk ucraniano, con el que debutó en la Champions League. En enero 2008 firmó por el Parma, permaneciendo en el equipo pese al descenso a la Serie B. El 15 de julio de 2009 el Livorno, recién ascendido otra vez a la Serie A, oficializó la vuelta de Lucarelli como cedido. Terminado el contrato con el Livorno, el Parma lo cedió con opción de compra al Nápoles. El 15 de julio de 2011, renovó su contrato por un año más. Durante la temporada 2011-2012 jugó 3 partidos, concluyendo su carrera en el Nápoles ganando la Copa de Italia.

El 17 de agosto de 2012, el presidente del Parma, Tommaso Ghirardi, le ofrece a Lucarelli el puesto de entrenador del equipo alevín nacional. El 25 de junio de 2013, firma como nuevo entrenador del Perugia en la Serie C. Posteriormente pasa por Viereggio, Pistoiese, Tuttocuoio y Messina antes de firmar por el Catania en verano de 2017.