Belgian kaikkien aikojen paras maalipitäjä Lukaku teki kansainvälisen debyyttinsä vuonna 2010 ja on edustanut maataan neljässä suuressa turnauksessa:
UEFA: n Euroopan mestaruuskilpailut ja 2014 ja 2018 FIFA: n maailmanmestaruuskilpailut; hän pääsi toiseksi korkeimman maalien tekijänä ja voitti Bronze Boot -palkinnon jälkimmäisessä.