Свою работу в кино Леонид Луков начал как автор сценария фильма «Ванька и мститель» (1927).
Леонид Луков был организатором студии «Кинорабмол» (Харьков), в которой он снял цикл из пяти документальных фильмов «Родина моя — комсомол». В 1930—1941 годах Луков режиссёр Киевской киностудии, с началом войны и до 1943 года режиссёр Ташкентской иностудии (именно там он снимал фильмы «Александр Пархоменко», Боевой киносборник № 8, «Два бойца»). С 1943 года Луков переходит на киностудию им. М. Горького.
Творческая судьба Леонида Лукова во многом драматична. Его картины были признаны зрителями, но оставляли равнодушными "специалистов"-киноведов. Вторая серия фильма «Большая жизнь», посвященная теме послевоенного восстановления была подвергнута уничтожительной критике. Вышло специальное постановление ЦК партии от 4 сентября 1946 года. "О кинофильме «Большая жизнь», где было отмечено «примитивное изображение всякого рода личных переживаний и бытовых сцен». Но фильмы Леонида Лукова как раз и были сильны личной авторской интонацией, доверительностью переживаний персонажей.
В картинах Леонида Лукова проявился природный комизм и балагурство таких актёров, как Петр Алейников и Борис Андреев.
Послевоенная половина творческого пути Лукова была не столь удачна. Таких безусловных побед, как фильм «Два бойца», режиссёр больше не одерживал.
Леонид Давыдович был добрым, открытым человеком, дружившим со многими своими коллегами по кинематографу. Одним из лучших его товарищей, дружеские отношения с которым продолжались на протяжении нескольких десятилетий, был кинорежиссер Исидор Анненский.
Леонид Луков умер на съёмках фильма «Верьте мне, люди».