אביו של לוקאס, ולדמר פודולסקי, היה כדורגלן מקצועני בעצמו בפולין. בגיל שנתיים עקרה משפחתו עמו לגרמניה ופודולסקי גדל בברגהיים שליד קלן. ב-1991, כשהיה בן שש, החל לשחק בקבוצת הילדים פ.צ. 07 ברגהיים. בשנת 1995 עבר לקבוצת הנוער של פ.צ. קלן וב-2003 הצטרף לקבוצת הבוגרים, בה הוא שיחק עד שנת 2006. בשנת 2004 ירד עם קבוצתו לליגה השנייה, שם הבקיע 24 שערים בעונה אחת והיה הגורם המרכזי לעליית הקבוצה חזרה לבונדסליגה.
בעונת 2006/2007 הוא עבר לבאיירן מינכן וערך את הופעת הבכורה שלו בקבוצה במשחק נגד שאלקה 04 בטורניר גביע הליגה בו באיירן עלתה לגמר אבל הפסידה לוורדר ברמן. לאחר שלוש שנים בקבוצה עזב בשל מיעוט דקות שקיבל בבאיירן מינכן, וחזר לקלן ביוני 2009.
פודולסקי שיחק במדי נבחרת גרמניה בטורניר יורו 2004, שם היה השחקן הצעיר ביותר בסגל הגרמני. ב-2005 הוא גם שיחק במדי הנבחרת במהלך טורניר גביע הקונפדרציות בו הוא כבש לזכות נבחרת גרמניה שלושה שערים. גם במונדיאל 2006 כבש שלושה שערים (שניים מול שוודיה ואחד מול אקוודור) ונבחר לשחקן הצעיר הטוב ביותר בטורניר.
גם ביורו 2008 נכלל בסגל הנבחרת הגרמנית שהגיעה עד הגמר. במשחק הראשון בשלב הבתים מול נבחרת מולדתו, נבחרת פולין, כבש צמד שהוביל את הגרמנים לניצחון 0–2.
ב-17 ביוני 2012 השלים 100 הופעות בנבחרת גרמניה, במשחק נגד דנמרק, הישג נדיר לשחקן בגיל 27. באותו משחק, פודולסקי גם כבש את שערו ה-44 במדי הנבחרת. במונדיאל 2014 שותף בשני משחקים בשלב הבתים, והיה חלק מסגל הנבחרת שזכתה בגביע העולם.
ב-15 באוגוסט2016 הודיע על פרישה מהנבחרת. הוא שיחק בנבחרת עד אחרי משחק הידידות של נבחרת גרמניה נגד נבחרת אנגליה שהתקיים ב-22 במרץ2017, משחק בו הבקיע את שער הניצחון.
בסך הכול לזכותו 130 הופעות במדיה, בהן כבש 49 שערים.