Lu est diplômé en électrotechnique à l'université Cornell et possède un doctorat de physique appliquée à l'université Stanford en 1989. Lu est un spécialiste en physique solaire et a effectué des travaux post-doctoraux à l'Institut pour l'astronomie (IfA) d'Honolulu à Hawaï, avant d'être choisi pour le corps d'astronautes de la NASA en 1994.