Su mejor actuación en un Grand Slam fue en el Australian Open 2019, cuando consiguió llegar a semifinales derrotando por el camino a Mijaíl Kukushkin, Maximilian Marterer, Alexei Popyrin, Borna Ćorić y Milos Raonic, para luego caer ante Novak Djokovic.
Pascal Pouille, su padre, trabajaba en la compañía naviera Åland, que explotaba el trayecto Francia-Inglaterra.
Los padres de Lucas no son tenistas ni deportistas profesionales y dejaron que eligiera libremente sus aficiones.
Llega a la final del Challenger de Samarcanda, que pierde ante el español Pere Riba Madrid.
Durante este torneo, su entrenador destaca los avances en el compromiso y la inversión de Pouille, mejorando la eficiencia.
Poco después, se inclina en la cuarta ronda de Montpellier frente a Richard Gasquet por 6-3 y 7-6.
En Montecarlo, recibe un Will Card para entrar directamente al cuadro y vence en primera ronda a Dominic Thiem por doble 6-4.
En diciembre de 2015, Pouille ficha para su equipo técnico al preparador físico Pascal Valentini.
Su temporada en tierra batida comienza en el Masters de Montecarlo, como invitado (Will Card), se enfrenta consecutivamente a tres franceses.
Se dice que esta victoria le permite almacenar más confianza para el resto del torneo.
Se enfrenta a Andy Murray, el futuro ganador del torneo, que lo vence por un contundente 6-2 y 6-1 en menos de una hora.
Cae ante el checo Tomáš Berdych, en un juego de casi dos horas y en un ajustado primer set (7-6(4), 6-3, 6-2).
En el US Open 2016, supera a Mijaíl Kukushkin en cuatro sets en la primera ronda, al clasificado Marco Chiudinelli en segunda por 4-6, 3-6, 7-6, 6-2, 6-0 en cuatro horas de partido y al español Roberto Bautista Agut, 17.º del ranking ATP por 3-6, 7-5, 2-6, 7-5, 6-1 en tercera ronda y más de tres horas de partido y para clasificarse por primera vez a la segunda semana en Flushing Meadows.
De esta mejora su ranking ATP subiendo al puesto 16.º y superando a Richard Gasquet para convertirse en el número 3 francés.
En cuartos vence al uruguayo Pablo Cuevas (Que había derrotado a Wawrinka) por 6-0, 3-6 y 7-5,[9] incluso su oponente servía 5-4 arriba en el tercero, alcanzando su segunda semifinal de Masters 1000.
Ganó el segundo título de su carrera en Budapest, eliminando sucesivamente a Jiří Veselý (6-3, 4-6, 7-6),[11] Martin Kližan (6-4, 6-3), Paolo Lorenzi (6-2, 7-5) y Aljaž Bedene en la final (6-3, 6-1) en un torneo donde perdió un solo set.
De nuevo decepciona en el US Open Series, tras perder en primera ronda frente al estadounidense Jared Donaldson por doble 7-6.
[21] Terminó la temporada 2017 como el único jugador que ganó al menos un título de individuales ATP World Tour en cada superficie: Budapest (arcilla), Stuttgart (hierba) y Viena (pistas dura bajo techo), teniendo un año del altibajos y no pudiendo superar los octavos de final en ningún Grand Slam.
Este formato corto no le permite ir muy lejos, perdiendo en primera ronda contra Rafael Nadal por 1-10.
[24] Después juega en Dubái su cuarto torneo en un mes (febrero), logró la hazaña de vencer a un ex top 10, al letón Ernests Gulbis, en dos sets bastante dominados por doble 6-4.
[25] En la siguiente ronda se venga de Kachanov ganándole por 6-4, 3-6, 6-3 para llegar a su 3.º final en casi un mes,[26] superando a Yuichi Sugita (3-6, 6-3, 6-2) y el serbio Filip Krajinovic (Reciente subcampeón del Masters 1000 de París-Bercy 2017 en noviembre pasado) por 6-3, (4-7)6-7 y 7-6(7-5) en un partido que se le complicó más de la cuenta ya que llegó a sacar 5-4 en el segundo set.
Una semana después, pierde otra vez a las primeras de cambio contra el australiano John Millman por 6-3, 6-4 en Budapest.
En esta fase se encontró con Milos Raonic, que había vencido a Alexander Zverev en cuatro sets (7-64, 6-3, 62-7, 6-4).
Llegó a su primera semifinal de un Grand Slam, donde fue derrotado en 1 hora y 23 minutos por Novak Djokovic (0-6, 2-6, 2-6).
Todavía lesionado en el codo derecho, Lucas Pouille se vio obligado a retirarse del Abierto de Australia, donde tenía que defender una semifinal110.
Tras una dura derrota en primera ronda ante Ricardas Berankis en Marbella sobre tierra batida (6-4, 6-7(5), 7-5), las cosas mejoraron para Pouille en el Masters 1000 de Montecarlo, donde consiguió su primera victoria sobre un jugador del top 100 desde Tokio 2019 ante el número 48 del mundo Guido Pella (6-3, 6-4).
A continuación, superó el obstáculo de la clasificación en Mallorca y perdió en tres sets ante Karen Khachanov (7-6(7), 3-6, 6-4).
En Wimbledon, Pouille tuvo un gran partido en la primera ronda contra Cameron Norrie, pero perdió al final (6-7(6), 7-5, 6-2, 7-5).
Pouille volvió entonces a las pistas de tierra batida en verano, pero no obtuvo los resultados que buscaba: perdió en primera ronda en Hamburgo ante Dušan Lajović (6-4, 6-4) y de nuevo en Umag ante el eventual ganador Carlos Alcaraz (3-6, 6-2, 6-2).
Antes del Masters 1000 de Bercy, Pouille jugó dos Challengers sin conseguirlo con una derrota en segunda ronda en Orleans contra Richard Gasquet (3-6, 7-6(5), 6-3) y una derrota en primera ronda en Mouilleron Le Captif contra Elias Ymer (6-2, 7-6) al que acababa de vencer en Orleans (6-3, 3-6, 6-1).